改革开放前 20 年时期（1977—1997 年）：科技体制改革的先锋
改革开放初期的先锋队
1977 年之后，中国进入恢复发展和改革探索阶段。在改革开放初期，中国科学院在许多方面充当了科技体制改革先锋的角色，开创若干个“第一”。中国科学院于 1977 年率先恢复了研究生制度（中国科学院 1955 年开始招收研究生，是全国最早开始研究生招生的单位），筹建中国科学技术大学研究生院；恢复学术委员会制度；恢复科技人员的技术职称晋升制度。1979 年，启动大中型试验装置的研制工程。1980 年，中国科学院物理研究所科研人员陈春先率先民办实业机构，开拓了科技开发型民办企业发展的道路，带动了“中关村电子一条街”的“腾飞”。1988年 5 月10日，经国务院批准，我国第一个国家级高新技术产业开发区——北京新技术产业开发试验区在“中关村电子一条街”的基础上诞生。1982 年，设立中国科学院科学基金，到 1986 年共资助 4 424 项课题，资助总额 1．72 亿元，其中大部分资助用于高等院校（占 74．8％），促进了高校科研的发展。中国科学院科学基金对基础研究管理体制的改革进行了探索，为国家自然科学基金委员会的成立和运行奠定了基础。1983 年，中国科学院在全国首次授予博士学位；1984 年，率先试行博士后制度。1985 年，中国科学院与深圳市合资兴办了我国第一个以扶植高技术、外向型企业为目标的科技工业园——深圳科技工业园。1985 年，中国科学院所属研究所实行所长负责制，率先建立开放实验室；1986 年，建立第一个国家重点实验室。
对外开放的先行者
在改革开放之前的几年，随着中国在联合国合法席位的恢复（1971 年），1972 年时任美国总统尼克松访华，中国与美国以及其他国家的科技交流开始大幅增加，美国科学家开始组团访华，大批美籍华人科学家访华，促进了中美科技交流与合作。中国科学院也开始派出科学代表团访美。1978 年全国科学大会之后，中国科学院外事工作解放思想，院领导亲自参加和领导外事工作，每年派出十几个由院领导率领的考察团，赴日、美、英、法等发达国家以及其他国家访问，了解国外科技发展动态和经验。中国科学院数学研究所杨乐、张广厚于 1978 年 4 月4 日赴瑞士参加国际分析会议并顺访英国，这是“文革”后我国科学家首次以个人身份赴西方国家参加学术交流。1979 年中美建交，邓小平访美签署了中美两国政府间科技协定，中国科学院与美国的科学合作出现了活跃局面。
作为中美两国政府间科技合作协议之下中美高能物理合作的一个丰硕成果，北京正负电子对撞机于 1988 年建成，在同类装置中达到国际先进水平。1988 年 10 月 24 日，邓小平同志在北京正负电子对撞机实现对撞后视察现场时，发表讲话：“中国必须发展自己的高技术，在世界上高科技领域占有一席之地。如果 60 年代中国没有原子弹、氢弹，没有发射卫星，中国就不能叫有重要影响的大国，就没有现在这样的国际地位。……现在世界的发展，特别是高科技领域的发展一日千里，中国不能安于落后，必须一开始就参与这个领域的发展。搞这个工程就是这个意思。”
在多边交流中，中国科学院与联合国系统许多专门机构都建立联系，并承担了一些国际合作研究计划在我国的牵头任务，如全球气候变化的国际研究计划——世界气候研究计划（WCRP）、国际地圈生物圈计划（IGBP）等，促进中国科学进入全球变化的国际前沿。
积极全面探索改革之路（1981—1997 年）
1981 年 1月29 日，中国科学院党组向中共中央书记处汇报了《关于中国科学院工作的汇报提纲》，提出了一系列改革措施。中央同意这一文件，并于 3月6日批转了这一文件。据此，中国科学院于 1981 年 5 月颁布了《中国科学院试行章程》。
1982 年，中共中央和国务院提出“经济建设要依靠科学技术，科学技术要面向经济建设”的方针，科技工作向服务经济建设转型。1985 年，中共中央、国务院发布《关于科技体制改革的决定》，明确体制改革的目的是“使科学技术成果迅速地广泛地应用于生产，使科学技术人员的作用得到充分发挥，大大解放科学技术生产力，促进科技和社会的发展”。
相对于国家战略方针转变，我国经济发展与科技体制存在着“两张皮”现象。当时，我国经济发展的基础薄弱，经济发展和经济体制改革处于困难时期，市场化刚刚起步，缺少市场需求对科技发展的拉动能力；而科技发展如何面向经济建设，也是一个新的课题，没有经验可以借鉴。
为适应面向国家经济发展的要求，中国科学院从思想上、项目安排上和管理上进行了多方面的探索。加强“面向经济建设”的工作，积极参加多层次的国家经济规划的制定；加强横向联系，促进研发面向生产；组织和参加国家科技攻关项目，解决国家行业生产中的关键技术问题；促进科研成果的推广，成立科技开发公司。
经过几年的改革实践，中国科学院逐渐摸索出一条新的发展之路。在面向经济建设的同时，基础研究和高技术发展也引起重视。1986 年 3 月，面对国际上新的高技术竞争局面，王大珩、王淦昌、杨嘉墀和陈芳允 4 位中科院学部委员（院士）向中央提出“关于跟踪研究外国战略高技术的建议”。由此，国家设立了高技术研究发展计划（“863”计划）。1987 年，为深入推进科技体制改革，中国科学院提出了“把全院的主要科技力量投入国民经济建设的主战场，同时保持一支精干力量从事基础研究和高技术跟踪”的新办院方针，实行“一院两种运行机制”（简称“一院两制”）。时任中国科学院院长周光召指出，“一院两制”提出的依据是研究工作与技术开发两类工作的性质不同，特点和发展规律不同，价值观也不同；因此，我们必须根据它们不同的特点和发展规律，采取不同的评价标准和方法，采取不同的运行机制、管理模式和管理体制，才能进一步推动这两类不同工作的发展；经过一段时间的酝酿和研究，我们把这一基本想法归纳为“一院两制”。1991 年研究制定的《中国科学院科技政策纲要》将办院方针表述为：“把主要力量动员和组织到为国民经济和社会发展服务的主战场，同时保持一支精干力量从事基础研究和高技术创新。”
经过几年的改革调整，中国科学院投入不同类型研究工作的人员比例已经起了相应变化，70％的力量投入到国民经济建设的主战场（其中，40％直接为生产中重大科技问题服务，30％ 从事资源、环境有关的研究），同时保持 30％ 的力量从事基础研究和高技术跟踪。这个 4∶3∶3 的比例同新的办院方针相符。在后来的发展中，实施了一些新的举措，特别是1994年实施的“百人计划”，对中国科学院的高层次人才发展起到了重要的作用。
“一院两制”的改革探索是中国科学院主动适应国家发展需求提出的改革措施，走在了全国科技界的前列。这一探索不仅树立起改革意识，引导广大科研人员投身于国家经济建设和社会发展的主战场，而且前瞻性地保持了基础研究和高技术创新的战略布局，保持了中国科学院科学研究核心力量的可持续发展，为后来的发展奠定了基础。但是，这一改革措施的缺点是过于强调经济因素，对于社会等其他因素关注不够，且与国家其他科技力量分工合作不明晰。客观地说，这与当时国家经济社会发展状况有关，经济市场化改革滞后，财力不足，对科学技术没有力量充足的支持。在认识上，对科学技术支持经济发展期望过高，而对科学技术在经济社会发展中的重要性及国家支持科技发展的重要性认识不足。到 1995 年，科教兴国战略的提出，对科技和教育自身发展的认识才得到进一步的提高。