1965年，西南三線建設全麵展開，同年3月，中央批準成立西南三線建設委員會，程子華任中共中央西南局書記處書記、西南三線建設委員會常務副主任。西南三線建設項目大多是國家重點國防工程，有些是重要的能源和原材料基地，多數處在崇山峻嶺之中，工作和生活條件都非常艱苦。程子華號召大家樹立吃大苦、耐大勞的革命精神，要在荒山僻嶺中紮下根、站住腳、做出成績來。從國家計委副主任的崗位來到三線建設第一線，程子華已是年近60歲的人了，戰爭年代雙手又留下了殘疾，但他始終保持戰爭年代堅忍不拔、頑強拚搏的精神，足跡幾乎踏遍了雲、貴、川三省交界的大多數高山峻嶺，在森林峽穀、田野荒原和江河湖畔都留下了他跋涉的足跡。
“文革”期間，程子華因受到衝擊而被關進監獄，他把牢獄生活當成磨煉自己意誌和深入思考的過程，頂住“極左思潮”的壓力，在獄中堅持學習與思考，在沒有任何資料的情況下，僅憑記憶寫出了1萬多字的《西南三線建設工作的報告》，回顧和總結了三線建設的成功經驗，提出了值得注意和今後需要解決的問題。他托人把這個報告轉交給周恩來總理，周恩來看後給予高度評價，成了西南三線建設的一份珍貴曆史材料。
“四人幫”被粉碎之後，程子華得以恢複名譽，重新出來工作。他考慮到全國解放後自己一直做經濟工作，親身經曆了西南三線建設重大項目的籌劃與實施，既有成功的實踐，也有值得汲取的教訓，所以仍然關注著西南三線建設的情況。雖然離開三線建設工作崗位多年，仍時時牽掛著那裏的建設者們。
1977年底，他以全國政協副主席的身份，再次到當年戰鬥過的攀枝花工業基地考察，再次登上附近的寶鼎山觀望基地全貌，深入了解基地的生產、生活情況，切實感受一線職工的建設熱情。回到北京後，他向黨中央送交了《關於西南三線建設情況的調查報告》，實事求是、秉筆直言，客觀評價了三線建設特別是攀枝花鋼鐵基地建設所取得的成績，同時對三線建設的得失不加掩飾地進行了反思，為以後西南三線建設、大西南的開發建設，積極建言獻策，受到中央的充分信任和肯定。
小資料：
開國曆任山西省人民政府主席、省長
1949年9月至1950年9月：程子華（主席）
1950年9月至1951年3月：裴麗生（代主席）
1951年4月至1952年4月：賴若愚（主席）
1952年4月至1955年2月：裴麗生（主席）
1955年2月至1956年4月：裴麗生（省長）
1956年4月至1956年5月：王世英（省長）
1956年5月至1958年11月：衛恒（代省長）
1958年11月至1965年12月：衛恒（省長）
1965年12月至1967年3月：王謙（省長）
1967年3月至1971年4月：劉格平（主任）
1971年4月至1975年5月：謝振華（主任）
1975年5月至1979年12月：王謙（主任）
1979年12月至1983年4月：羅貴波（省長）
1983年4月至1992年8月：王森浩（省長）
1992年8月至1993年1月：胡富國（代省長）
1993年1月至1993年9月：胡富國（省長）
1993年9月至1994年3月：孫文盛（代省長）