在原子弹、氢弹研制方面的贡献
总得来说，在原子弹、氢弹的发展过程中，中科院原子能研究所等 7 个研究单位整建制地划归二机部；一些优秀的科学家被选到二机部、核武器研究所和核燃料生产部门的领导岗位；1 000 余名科技人员从中科院各研究所抽调给二机部。除此之外，中科院还调动了 20 多个研究所参加了原子弹和氢弹的研制。
原子弹
受二机部委托，中科院地质研究所自 1960 年 8 月起，进行中国铀矿资源的调查与研究。1963 年，完成“中国若干铀矿床矿石物质成分及地质化学”研究，出版了论文集，为铀矿选冶、评价提供了一些基础资料；并通过“花岗岩铀矿蚀变带三位一体演化模式与大型铀矿”研究，与地质部合作，成功地评价出大型铀矿床，提高了勘探见矿率。
1960 年，中科院长春应用化学研究所（以下简称“长春应化所”）承担了核燃料化工设备材料的腐蚀研究及腐蚀性检测工作，为核燃料处理工厂建设的选材设计，提供了必要的实验数据。长春应化所用热分解法解决铀的纯化；用 3 种方法从二氧化铀制备四氟化铀，回收率达第二次日内瓦国际会议（1961 年 5 月—1962 年 7 月）记录的水平；又用氟化法制得六氟化铀，向二机部提供了六氟化铀结晶样品。中科院化学研究所开展了四氟化铀反应动力学、四氟化铀烧结问题和杂质研究等，对生产实际具有重要的指导意义。长春应化所与中科院化学研究所还共同承担了沉淀法后处理工艺参数的验证及其化学问题的研究，按期提交了研究报告作为建厂依据。1965 年后，中科院化学研究所、长春应化所、化工冶金研究所合作承担了干法流程的研究，并于 1968 年为二机部提供出整套设计参数。
1960 年，中科院还组织长春应化所、化学研究所、大连化学物理研究所、原子能研究所，采用容量法、电化学法、色谱法、分光光度法、原子光谱法、质谱法和中子活化法等多种技术，研究解决了核燃料提取制备、核试验及原子能有关材料中许多关键的分析测试问题，如：金属铀及其化合物中若干杂质的测定研究，核工业废水中痕量铀的分析，六氟化铀生产中排放各种气体的分析，以及核燃料工艺流程中超纯试剂的分析等。这些工作直接为二机部提供了分析数据与方法、试制设备以及装备生产线。
1960 年，中科院上海有机化学研究所（以下简称“有机所”）在袁承业的领导下，开始研制核燃料萃取剂，组织 60 多位科技人员和生产工人进行攻关。1965 年，研制成 P204 萃取剂和 N235 萃取剂。N235 在湿法冶金中获得实际应用，P204 则特别适用于从磷矿中提取铀。为解决用户所需数量，有机所还从上海化工局要了一个葡萄糖厂并将其改造成中试车间，进行批量生产。此外，有机所还完成了扩散法分离设备中全部所需的耐强腐蚀、耐强放射性的垫圈、垫片、阀门填料，并建成生产车间；研制出扩散法分离设备中所需要的耐强腐蚀、耐强放射性的特种润滑油，并建成生产车间；有机所为二机部提供了特种树脂、絮凝剂等，满足了核燃料循环所需。
1960 年 8月，中科院和二机部向中科院上海冶金化学研究所、沈阳金属研究所、原子能研究所下达了“甲种分离膜”的研制任务。1961 年底，中科院原子能研究所、沈阳金属研究所以及复旦大学的有关人员到达上海冶金化学研究所，组建了分离膜研究室。1964 年上半年，研究室终于按要求完成工作，样品性能超过苏联同类产品。1965 年 3月，二机部又向中科院上海冶金化学研究所提出丙种分离膜的研制任务。1965 年夏，分离效率大幅提高、浓缩成本亦有所降低的丙种分离膜研制成功。
1960 年，苏联专家带走了原子能用潜望镜的图纸和资料。中科院光学精密机械研究所西安分所接受潜望镜的自主研制任务，于 1964 年研制出性能良好的中国第一台同类潜望镜。
中科院与二机部的 5 人协作小组成立后，1961 年7 月，时任中科院副院长裴丽生和二机部副部长钱三强带领工作组到沈阳、长春、哈尔滨中科院所属各研究所，安排了金属铀冶炼、核燃料化学和反应堆结构力学等方面的研制任务；后又向长沙、上海、西安的中科院所属各研究所安排了二机部任务 83 项、课题 222 个，其中包括铀矿地质、开采选冶、铀同位素分离、核燃料前处理与后处理工艺、高效能炸药等一系列重大课题。
1961 年 9 月，裴丽生、钱三强率领工作组到中科院长沙矿冶研究所，布置协同二机部开展“三矿一厂”的采矿、选矿、化学冶金方面的研究攻关工作。该所为此专门成立了铀采矿研究室、选矿研究室、铀水冶炼研究室及 5 个铀矿分析化验小组，建立了岩石力学、爆破、凿岩、光弹、放射性选矿、浸出、离子交换、溶剂萃取、铀化合物纯化等实验研究。中科院长沙矿冶研究所先后承接二机部委托铀矿方面科研课题 40 余个，投入人力占全所科技人员一半以上。
苏联停援给正在安装设备的衡阳铀水冶厂带来很多技术难题。1962 年 1 月，二机部在该厂召开技术现场会，中科院新技术局、有机所、长沙矿冶研究所、长春应化所派出专家协同参加，帮助解决了该厂投料试生产中的 148 个技术问题。
氢弹
在氢弹研制方面，1960 年，中科院原子能研究所就成立了“中子物理领导小组”，由所长钱三强主持，组织黄祖洽、于敏等做基础研究，为第一颗氢弹的研制做准备。1965 年 1月，黄祖洽、于敏等一批理论研究人员被调往二机部核武器研究所支援研究。与此同时，中科院原子能研究所、兰州近代物理研究所还开展了轻核反应实验工作，对轻核反应截面数据进行了调研、测量。
锂－6 是制造氢弹的重要材料。1967 年 3 月，有机所开始研究锂同位素分离新工艺。该所 40 多位科技人员在二机部有关工厂协作下，经数年，进行了大量试验研究，先后合成萃取剂 200 余种，并对上千个萃取体系进行了筛选，找到了分离系数较高并具有工业化价值的萃取体系。
1961 年 12 月，二机部向中央军委报告，建议中科院集中力量专门研究用于引爆氢弹的高效能炸药。该任务由中科院兰州化学物理研究所（以下简称“兰州化物所”）承担。1962 年 4 月，首次协作会议确定从中科院兰州化物所、有机所、力学研究所等单位抽调人员，在兰州开展工作。兰州化物所专门为此组建了包括炸药合成、分析测试、装药成型、放大试验、爆轰理论在内的一整套研究体系，最多时曾抽调 150 余人，占该所科技人员的 43％。1965 年 9 月研制出样品，各项性能超出原定指标，经使用部门做了某些修改后，成功用于中国第一颗氢弹。1970 年 9 月，中科院将 52 位研究高效能炸药的科技人员调给二机部。1972 年 6 月，兰州化物所经 10 年建设起来的研制高效能炸药的部分划归军工生产部门。其中，划交的固定资产占全所的 1／2；科技人员 230 人，占全所的 1／3。