20世纪50年代中期，刚刚诞生的新中国百废待兴，面临的国际形势极为严峻。为了抵御帝国主义的武力威胁和打破大国的核垄断、核讹诈，以毛泽东同志为核心的党的第一代中央领导集体果断作出发展“两弹一星”，重点突破国防尖端技术的战略决策。
1955年1月15日，毛泽东在主持中共中央书记处扩大会议时说：“我们要不要搞原子弹啊，我的意见是中国也要搞，但是我们不先进攻别人。别人要欺负我们，进攻我们，我们要防御，我们要反击。因为我们一向的方针是积极防御的战略方针，不是消极防御的。”会议作出了中国要发展原子能事业、研制原子弹的战略决策。1956年4月，在《论十大关系》的讲话中，毛泽东进一步指出：“我们现在还没有原子弹。但是，过去我们也没有飞机和大炮，我们是用小米加步枪打败了日本帝国主义和蒋介石的。我们现在已经比过去强，以后还要比现在强，不但要有更多的飞机和大炮，而且还要有原子弹。在今天的世界上，我们要不受人家欺负，就不能没有这个东西。”
1956年1月，中共中央召开关于知识分子问题会议。会后，全国形成“向科学进军”的热潮。会议要求国家计划委员会牵头在3个月内制定《一九五六——一九六七年科学技术发展远景规划纲要（修正草案）》（简称“十二年科技规划”），这是我国制定的科学技术发展的第一个远景规划。中国领导人深知战略武器在战争和国际政治中的关键作用。原子弹和导弹的研制成为“十二年科技规划”的重中之重。
1962年11月17日，在中共中央直接领导下的“十五人专门委员会”正式成立，周恩来任主任，成员包括贺龙、李富春、李先念、聂荣臻等。专委会的主要任务是加强对原子能工业建设和加速核武器研制、试验工作及核科学技术工作的领导。1965年，“十五人专门委员会”改称“中央专门委员会”，导弹和人造卫星的研制也被统一纳入中央专门委员会的领导范围之内。
在党中央的坚强领导下，来自全国26个部委、20多个省区市、1000多家单位的科技人员团结协作、攻坚克难，使得我国“两弹一星”事业取得历史性突破。1964年10月16日，我国成功爆炸第一颗原子弹。中国政府同时发表声明：中国进行核试验，发展核武器，是被迫的，是为了防御，为了保卫中国人民免受核威胁。中国政府郑重宣布：在任何时候、任何情况下，中国都不会首先使用核武器。1967年6月17日，我国第一颗氢弹空爆试验成功，中国成为世界上第四个掌握氢弹技术的国家。从突破原子弹到突破氢弹，美国用了7年零3个月，苏联用了约4年，英国用了4年零7个月，法国用了8年零6个月，中国仅用了2年零8个月。党中央强调，两弹为主，导弹第一，要实现原子弹与导弹结合。1960年，我国第一枚探空火箭和近程导弹发射成功。1964年，中近程导弹发射成功。1970年，我国用长征一号运载火箭，成功发射中国第一颗人造卫星——东方红一号，成为世界上第五个能独立发射人造地球卫星的国家。
“两弹一星”事业的巨大成功，是社会主义制度能够集中力量办大事优势的生动体现，是中国人民挺直腰杆站起来的重要标志，极大地鼓舞了全国人民的斗志，增强了民族凝聚力，激发了振兴中华的爱国热情。正如邓小平指出的那样：“如果六十年代以来中国没有原子弹、氢弹，没有发射卫星，中国就不能叫有重要影响的大国，就没有现在这样的国际地位。这些东西反映一个民族的能力，也是一个民族、一个国家兴旺发达的标志。”