在中华人民共和国建国后的10年间，中国科学技术取得了飞速的发展。初步建立起了较完整的基础科学研究体系，新兴尖端技术的迅速崛起，经济建设中的科学技术进步成果斐然，取得了一系列辉煌的成就：
1955年5月14日，我国第一台6000千瓦汽轮机在上海试制成功。
1956年7月13日，我国第一个汽车工业的基地——第一汽车制造厂建成，国产解放牌汽车试制成功。
1958年6月13日，我国第一座实验性重水型原子反应堆正式运转。
1959年9月1日，我国第一台大型通用计算机在中科院计算所诞生。
1959年9月26日，黑龙江省肇州县大同镇境内的一口探井喷出了工业油流，根据地质勘探资料推测，这里很可能蕴藏着丰富的石油资源。当时正值中华人民共和国建国十周年庆典前夕，因此取名为“大庆油田”。
1960年初，来自全国各地的几千名石油科技人员和四万多名职工汇聚大庆，掀开了大庆油田勘探开发大会战的序幕。中国的石油工作者们克服了重重困难，仅用了三年时间终于拿下了这座大油田。
到1963年底，随着一罐罐石油源源不断地从这里运往全国各地，周恩来总理自豪地宣布：中国已基本实现了石油自给。
1960年2月19日，上海机电设计院自行设计制造的T—7M试验型液体燃料探空火箭，在上海南汇简易发射场试射成功，开始了中国的“空间时代”。这是中国探空火箭技术取得的第一个具有工程实践意义的成果。“T—7M”火箭是计划研制的“T—7”探空火箭的模型火箭。研制的目的在于掌握火箭设计、制造和试验技术，创造技术保障条件和培养火箭技术队伍，主要用以研究液体燃料火箭的各项技术和摸索火箭发射场的建设经验等。这枚火箭的起飞总重量190公斤，总长度5345毫米，箭体直径250毫米。火箭飞行高度8~10公里。
1961年9月，我国第一台红宝石激光器研制成功。
1963年，上海第六人民医院的陈中伟、钱允庆等医生经过连续8个小时的手术，完成了世界首例断手再植，并此后的几个月里，全力以赴闯过道道难关，使再植断手转危为安，有了正常体温，有了知觉，可以伸屈活动，能提重物，能写字。经过方方面面的测试，证明断手已成功接活。在世界医学史上写下辉煌的一页。
1964年10月16日15时，中国第一颗原子弹爆炸成功。使中国成为世界上第五个掌握原子弹技术的国家。
1965年9月17日，我国首次在世界上成功地采用人工方法合成牛胰岛素。
1967年6月17日，在我国西部地区成功地爆炸了第一颗氢弹，标志着我国核武器的发展进入了一个新阶段。
1969年9月23日，我国成功地进行了首次地下核实验。
1970年4月24日，我国成功地发射第一颗人造地球卫星。
1975年10月7日，我国在世界上首次用花粉单倍体育种法育成水稻新品种。
基础科学研究体系的建立，为中国科学发展打下了良好的基础，一大批重要成果的取得也标志着中国科学的复苏和走向辉煌的开始。
在数学方面，华罗庚、王元的数论研究，苏步青的几何研究，吴文俊的拓扑学研究都获得了显著的成就。
物理学上，王淦昌等在科学界第一次观察到高能π介子核反应中有反粒子产生、衰变和衰变产物湮没的完整图像，也是实验上第一次发现带奇异数的荷电重力反粒子。这一发现丰富了对基本粒重子族的认识，为任何基本粒子都有反粒子这一相对论量子力学的理论推论提供了新证据。
化学方面，无机合成、有机合成的研究都取得较大的进展，侯德榜的制碱法已进入工业化阶段。同位素化学的研究有了快速的发展，到1958年已有部分成果达到了世界水平。高分子化学作为国家重点领域，发展迅速。
此外，在地质学、天文学、生物学等方面也都呈现出良好的发展态势。
20世纪50年代中期，当若干新兴尖端技术在世界上几个主要发达国家刚刚兴起的时候，我国党和政府领导人根据国民经济和国防建设的需要，不失时机地抓住核技术、电子技术、计算机技术、喷气和火箭技术等几个重要领域，采取紧急措施，集中力量发展新兴尖端技术。在短短几年里，这些新兴尖端技术在我国从无到有，迅速崛起。
我国核科研技术人员利用反应堆、加速器和自己建造的仪器设备，开展了多方面的核科研工作。1958年，原子能研究所在朱光亚领导下，自行设计、制造和安装了第一座轻水零功率装置、热工水力实验回路和核燃料元件试验堆等大型设备，开展了一系列实验研究。为了推动原子能的和平利用，原子能研究所开展了放射性同位素制备和应用的研究以及稳定同位素分离的研究。在核燃料元件后处理方面，开展了沉淀法工艺及有关分析方法的研究；根据核工业的安全生产和环境保护的需要，开展了放射性生物、辐射保护和“三废”治理的研究。
原子能研究所还开展了铀钚化学和核燃料分析的研究工作。在核物理实验方面，开展了中子物理、核反应、核潜学、核磁矩和宇宙线的研究，其中低能核物理实验成果突出，为20世纪60年代“两弹”过技术关作了技术储备；理论物理方面，开展了核力、核结构、核反应、核裂变、基本粒子和计算数学的研究；此外，开展了基础放射化学的研究和反应堆、加速器的安全运行等有关技术研究；还研究了加速器技术、真空技术、核探测器和核电子学。为了探索新能源，原子能研究所于1958年成立了受控聚变研究室，并于1959年建立了“小龙”装置，这是一个用经热压缩加热、磁镜场约束的脉冲式实验装置，采用喷枪注入建立切始等离子体，在此基础上开展受控核聚变研究。
电子工业是在中华人民共和国诞生后迅速崛起的。电子工业在相当长一段时间里归属国防工业，得到优先发展。在电子工业中通信工业发展最早，广播电视工业成就最大。20世纪50年代前期主要试制了战术通讯电台、移动式磁石电话机和交换机、固定式通讯发射与接收设备，并逐渐形成批量生产能力。50年代中后期仿制各类通信产品达几十个品种，掌握了较先进的基础工艺技术。通信工业促进了无线电传播的研究，围绕电离层问题做了许多实验和理论研究工作。同时，开辟了微波技术新领域，1954年仿制苏式H—3警戒雷达，1955年自行设计成功中国第一部P波段远程警戒雷达，1956年又成功地设计了中国第一部微波波段的海岸警戒雷达。到50年代末，我国已能自制各种航海雷达、导航设备和微波中继设备。
北京广播器材厂于1959年9月开始自行设计1000千瓦中波广播发射机，在79个单位的通力协作下，于年底试制成功中国第一部全部采用国产元器件，独立设计，自行制造，发射功率具有世界先进水平的1000千瓦中波机，并于1960年元旦交付使用。这项成就在一定程度上代表了当时中国电子工业的整体水平。1958年3月试制成功中国第一台电子管式黑白电视机；同年5月中国第一部黑白电视发射机研制成功，1959年国庆前夕在北京建成10讯道电视中心设备，这套设备图像分解力和清晰度接近当时的国际先进水平。
1956年秋，科学院成立计算技术研究所筹备委员会，设有计算数学研究室。1957年初，中国科学院召开计算技术协调会议，提出“先集中后分散”，即先把各方面的主要力量集中到计算技术研究所，在较短时间内研制出我国策一台快速通用电子计算机，在积累经验的基础上，以后再分头发展专用或小型计算机。中国科学院、总参谋部、各工业部、高等院校抽调了大批科技工作者到计算技术研究所，参加计算机研制攻关。同时，组织了计算机设计、程序设计和计算方法专业训练班，并先后派出两批科技人员赴苏联考察和实习，短期内培养了大批技术骨干。经过一系列的准备，于1957年下半年正式开始计算机研制工作。根据苏联提供的技术资料，着手仿制苏式M—34小型电子管计算机（当时定名为103型通用数字电子计算机，简称103机）和，B3CM—I型大型电子管计算机（当时定名为104型通用数字电子计算机，简称104机）。研制工作贯彻科研与生产相结合的方针，由计算技术研究所与北京有线电厂共同完成。
103机于1958年6月安装调试，8月1日进行了公开表演运算，被命名为“八一”机。该机字长31位，速度每秒30次，以容量为1k的磁鼓作存储器，全机共用了700多只电子管。104机调试工作于1959年夏天结束。该机共用4200只电子管，4000个晶体二极管，有22个机柜。该机字长40位，速度每秒10000次，以容量为2048个全字长的磁芯体作内存储器，2台容量为4096全字长的卧式磁鼓作外存储器，还有每秒15~20行的快速打印输出机，2单位光电纸带输入机，2台1/4英寸磁带机。全机功能、设备较为齐全，并在建国十周年大庆前夕成功地通过了试运算，宣告了中国第一台大型通用电子计算机试制成功。该机成为中国计算机工业发展史上的一个重要里程碑。
