在科學技術極為落後、工業體係尚未建立、人才缺乏的大地上，科學家們勇敢地承擔了這項艱巨而極具曆史意義的任務，並用十年左右時間取得完全成功。
1964年6月29日中國自己研製的地地導彈試驗成功；同年4月地空導彈試射成功。
1964年10月16日中國爆炸了第一顆原子彈。
1966年10月27日導彈核試驗成功。
1967年6月17日氫彈試驗爆炸成功。
1970年4月24日“東方紅一號”人造衛星發射成功。
1971年9月第一艘核動力潛艇下水。
1980年5月18日洲際導彈向太平洋發射成功。
“兩彈一星”偉業在中華民族的文明史上是空前的創舉。
第一次使科學活動進入國家規模，成為國家戰略計劃，推動了全國科學技術體係的建立，使中國進入世界大科學的前沿。
第一次使科學技術全麵進入高科技工業領域，使科技落後的中國在一些原屬空白的重要領域縮短了與世界發達國家的差距。
第一次使高科技形成強大的生產力。“兩彈一星”的研製成功，不僅重點突破了國防尖端技術，使我國的國防實力發生了質的飛躍，而且廣泛推動了我國工業科技水平的提高，促進了社會主義建設。
第一次向全世界表明，在社會主義製度下，在高科技領域，外國人能做到的，中國人也能做到。掃除了中國有些人在列強麵前畏難怯懦的心態，結束了一百多年來關於中國科技發展道路的爭論。
第一次向全世界生動地表明，在中國共產黨的領導下，我們“能夠學會我們原來不懂的東西。我們不但善於破壞一個舊世界，我們還將善於建設一個新世界”。
為加速研製“兩彈一星”，成立了以周恩來總理為主任的中央專門委員會。錢學森院士回憶說：“……中國在那樣一個工業、技術都很落後的情況下搞‘兩彈’，沒有社會主義製度是不行的，那就是黨中央、毛主席一聲號令，沒二話，我們就幹，而直接領導者、組織者就是周恩來總理和聶帥。”“那要幾千人、上萬人的協作，中國過去沒有。組織是十分龐大的，形象地說，那時候我們每次搞試驗，全國的通信線路將近一半要由我們占用，可見規模之大。……那時，是周恩來總理掛帥，下麵由聶帥具體抓。……他們是把組織人民軍隊、指揮革命戰爭的那套經驗拿來用了，當然很靈，從而創造了一套組織領導‘兩彈’工作的方法。……中央專委的決定，要哪一個單位辦一件什麼事，那是沒二話的！……也不說為什麼，這就是命令！……千軍萬馬的事，原子彈要爆炸，導彈要發射了，到時候大家不齊心怎麼行呢？……我們靠的一是執行任務的都是穿軍裝的，講組織紀律；二是中國科技人員總是拚命幹，夜以繼日地幹！因此可以說中國人是很嚴肅、很嚴密、很認真的。所以我們‘兩彈’試驗事故最少、傷亡也最小，都是在周總理的嚴格要求下取得的。”
“兩彈一星”都是高科技，是當時國際尖端技術前沿，不掌握深厚的科學理論知識和高超的技術，隻靠拚命是拚不出來的。原子彈要用重元素鈾-235或鈈-239，經引爆後發生裂變放出巨大能量而產生爆炸。中國科學家們要一切從頭做起：探礦采礦，選出氧化鈾，再從其中分離出隻占0.7％的鈾-235，經濃縮後才能使用。核裝料、引爆裝置、中子源、反射層和外殼的設計、製造都有大量物理、化學、動力學等理論和技術關鍵需要攻克。而當時，沒有一位中國科學家見過原子彈。導彈呢，隻有錢學森等少數幾位科學家於20世紀40年代曾在美國做過研究工作。至於人造衛星，對科學界來說全然是新事物。要把研製“兩彈一星”計劃變成現實，其挑戰性之大可想而知。
“中國人死都不怕，還怕困難麼？”毛主席的話賦予科學家、工程師們巨大的力量和信心。
全世界很多著名科學家對中國的科學計劃給予了道義上的支持。1951年10月，約裏奧?居裏聽說放射化學家楊承宗先生要離法回國，特約見並請轉告毛澤東：“要反對原子彈，你們自己必須有原子彈。原子彈原理也不是美國人發明的。”約裏奧?居裏夫人還將親手製造的十克含鐳鹽的標準源送給楊承宗帶回中國，作為對中國核科學研究的支持。