全面规划科学技术（1956—1977年）
20 世纪 50—70 年代，国家快速推进大规模的工业化，大力发展国防科技。当时正值“冷战”高潮，中国与主要发达国家的科技交流十分有限。在“向科学进军”和“自力更生”的氛围中，国家对科技工作实行“全面规划，加强领导”的方针，通过编制系列规划，引导与协调科技发展的重点与布局，快速地建立起体系较为完整的科技体制。至“文革”结束前，中国科技取得了长足的进步，但也经历了徘徊与挫折。
“向科学进军”的号召
“一五”计划顺利实施，知识分子在工业化与国防建设等国家需求上发挥了巨大作用。为进一步调动知识分子的积极性，团结一致大力发展科技事业，1956 年 1 月，中央召开关于知识分子问题的会议。毛泽东主席在会议上提出了依靠知识分子，建设更好国家的指导思想。他指出，“搞技术革命，没有科技人员不行……我们国家大，人口多，资源丰富，地理位置好，应该建设成为一个世界上科学、文化、技术、工业各方面更好的国家”；关于科技发展的战略设想，毛泽东主席提出，“中国要培养大批知识分子，要有计划地在科学技术上赶超世界水平，先接近，后超过，把中国建设得更好”。
周恩来总理在会议报告中阐述了新形势下的知识分子问题与解决办法，并指出，“知识分子已经是工人阶级的一部分”；中国必须为发展科学研究“准备一切必要的条件”；“科学是关系我们的国防、经济和文化各方面的有决定性的因素……世界科学技术在近二三十年中有了特别巨大的进步，已经把我们远远抛在了后面，我们必须急起直追”。周恩来宣布，国家即将制定科学技术发展远景规划（即《1956—1967 年科学技术发展远景规划纲要（修正草案）》，简称“十二年科技规划”）。此次会议发出“向科学进军”的号召，正式吹响中国现代科技大发展的号角 。科技体制进入全面规划的新历史时期。
科技体系“五路大军”与高层次人才队伍的建设
通过加快建立和健全科技的管理机构和研究机构，形成了从中央到各个部门、学校、地方和厂矿，从战略决策到具体实施的科技组织体系。1956 年，中央先后成立国务院科学规划委员会和国家技术委员会，前者负责制定全国科学技术发展远景规划，后者主要掌管新技术的鉴定、采用和推广。为了统一领导全国科学技术工作，1958 年这两个委员会合并为国家科学技术委员会（简称“国家科委”），统管全国科学技术的方针、政策，组织协调全国性的重大科学技术任务。同年，中国科学技术协会（简称“中国科协”）成立。考虑到国防建设的重要性与复杂性，中央先后设立了国防科学技术委员会、国防工业委员会、国防工业办公室等管理机构，成立了一批国防研究机构。在原先科技体系“四方面军”的基础上，中科院、高等院校、中央产业部委所属科研院所、地方科研机构与国防研究机构，一起构成了全国范围的科技研究体系（又称科技“五路大军”）。在这个系统中，中科院“成为领导全国提高科学水平、培养新生力量的火车头”。国家科委成立后，中科院加强“学术领导核心”的作用，而淡化“领导全国科学研究中心”的职能。
通过筹建中科院学部、制定研究生条例和加强对各研究所的学术领导，调整了选拔、培养高层次人才的机制，带动了人才面貌的改观。1954 年，中科院设立了物理学数学化学部、生物学地学部、技术科学部和哲学社会科学部 4 个学部筹委会。次年，中央批准首批 233 人的学部委员（院士）名单。学部的成立是中科院在明确国家最高学术机关的定位之后，为更好地团结全国科学家、推进全国的科学事业，而做出的一次组织形式的调整。1956 年，中科院学部制定研究生条例后，研究生教育开始步入正轨。至“文革”前，全国自然科学技术人员已达 245．8 万人，其中有研究生学历者 1．6 万人，大学学历者已达 113 万人；全国科研机构 1 714 家，专职研究人员达 12 万人。