知识创新工程时期（1998—2010 年）：引领国家创新体系建设
20 世纪 90 年代中期，知识经济兴起，国际科技竞争出现新的发展状况，各主要国家开始加快建设国家创新体系，促进国家经济社会的发展和提高竞争力。
1997 年，中国科学院开展面向知识经济时代的创新体系研究，并于 1997 年 12月向中央提交了《迎接知识经济时代，建设国家创新体系》的研究报告。该报告把中国科技发展放在一个整体、系统的视角考察，提出国家创新体系的主要功能是知识创新、技术创新、知识传播和知识应用，具体包括创新活动的执行、创新资源（人力、财力和信息资源等）的配置、创新制度的建立和相关基础设施建设等。大力促进和广泛进行知识的生产、传播和应用，是国家创新体系的基本任务。在国家创新体系中，各个组成部分既有分工，又有合作，形成一个相互促进的网络系统。该报告提出了面向 21 世纪中国国家创新体系建设的思路和中国科学院的战略定位，建议实施国家知识创新工程。
1998 年 2 月4日，江泽民总书记就中国科学院《迎接知识经济时代，建设国家创新体系》的研究报告做出重要批示：“知识经济、创新意识对于我们 21 世纪的发展至关重要。东南亚的金融风波使传统产业的发展会有所减慢，但对产业结构调整则提供了机遇。科学院提了一些设想，又有一支队伍，我认为可以支持他们搞些试点，先走一步。真正搞出我们自己的创新体系。”
中国科学院知识创新工程试点开始实施，分3个阶段：1998—2000 年为启动阶段，2001—2005 年为全面推进阶段，2006—2010 年为第三阶段。由于前两个阶段进展良好，在第三个阶段启动时，国务院决定取消“试点”两字，并将原定的主题“优化完善”调整为“创新跨越”。知识创新工程在战略部署与调整科技布局、人才队伍建设（包括实施各类人才计划、实行岗位聘任制、加强研究生教育等）、体制机制改革与管理创新（科研组织模式、资源配置方式、评价和奖励制度改革等）、国内外交流、创新基础设施等方面采取了一系列有力措施。通过知识创新工程的实施，中国科学院重大成果不断涌现，科技创新能力大幅提升，形成一支高水平的科研队伍，成为促进科技成果转移转化与高技术产业发展的基地，成为有重要影响的国家科学思想库。
知识创新工程的实施，在实践中诠释了国立科研机构的使命和定位，积极探索现代院所制度，坚持与国家创新体系其他各单元联合合作，共同创建创新价值链。知识创新工程是改革开放的产物，是中国科技界探索自主创新发展模式的实践。正如中国科学院院长白春礼所说：知识创新工程 13 年，是建设中国特色国家创新体系成功实践的 13 年，是中国科学院科技创新从跟踪模仿向自主创新、跨越发展的先行开拓。这 13 年，中国科学院创新水平和能力迈上了新台阶，初步探索出了一条建设中国特色国家知识创新体系的新路子，带动了中国特色国家创新体系建设，提升了中国科技发展的水平。
知识创新工程的实施也标志着中国科技体制改革和科技发展开始了以国家创新体系理论为指导的发展道路。在中国科学院知识创新工程的激励下，各部门纷纷开始自己的创新措施。1999 年，教育部实施“985”工程，中国的高等教育自此取得飞速的发展。
党和国家开始把建设国家创新体系作为政策目标。1999 年 8月20日由中共中央、国务院颁布《关于加强技术创新，发展高科技，实现产业化的决定》，提出“推进国家创新体系建设”。2005 年制定的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020 年）》把全面推进中国特色国家创新体系建设作为一项重要的任务。2012 年中共中央、国务院颁布的《关于深化科技体制改革加快国家创新体系建设的意见》，重申 2020 年基本建成适应社会主义市场经济体制、符合科技发展规律的中国特色国家创新体系。
在知识创新工程实施 5 年之际，时任国务委员陈至立考察中国科学院时指出，国家知识创新工程试点不仅是过去 5 年科技界的一件大事，也是国家生活中的一件大事，它的意义非常深远。知识创新概念的提出，是一个重要的理论突破，影响深远，这个概念本身就推动了社会各界对创新的认识。因为有了知识创新，才有了体制创新、科技创新、教育创新以及文化创新等各个领域的创新。她认为这是中国科学院对全社会作出的一大贡献。