新中国成立后面临着严峻的国际形势。为抵制帝国主义的武力威胁和核讹诈，50年代中期，以毛泽东同志为核心的第一代党中央领导集体，根据当时的国际形势，为了保卫国家安全、维护世界和平，高瞻远瞩，果断地作出了独立自主研制“两弹一星”的战略决策。

周恩来作为我国“两弹一星”事业的组织者和领导者，早在中央正式决定发展原子能事业和研制原子弹、导弹之前，他就为这项事业的起步做了大量的准备工作。1949年春，要出国参加保卫世界和平大会的钱三强，想在法国定购中型回旋加速器的电磁铁和一些仪器、图书、资料等。他提了这个想法，又有些后悔。因为人民解放战争正在进行，解放区的经济很困难，要拿出外汇实非易事，但是周恩来批准了。1952年，周恩来和军委领导人研究国防建设5年规划的时候，他就提出了“我们要不要研究原子弹”之问。

1955年1月14日，周恩来同科学家李四光、钱三强等谈话，详细了解我国原子能科学的研究现状、人员、设备以及铀矿资源等情况，并告诉他们中央将要讨论发展原子能问题。第二天，毛泽东主持中共中央书记扩大会议，作出了中国要发展原子能事业的战略决策。5月26日，周恩来出席中央军委会议，并宣布中国要发展导弹的决定。从此，我国开始了发展原子能事业和研制原子弹、导弹的工作。

研制“两弹”是一项技术十分复杂、难度很大、涉及的部门、学科多的系统工作，周恩来领导这项工程的重要原则就是大力协同、集智攻关。他明确提出，“要靠自己”“必须贯彻协作”的原则，根据工程的进展及时地配备领导干部、抽调科技骨干、培养科技人员。他还对发展原子能事业和“两弹”的构想，以及筹措物资器材等方面都作出了明确的部署和要求。

1964年10月16日，我国第一颗原子弹爆炸试验成功。周恩来说：我们原子弹一响，美国的冲绳基地就向关岛迁移了。1965年2月3日、4日，周恩来主持中央专委会第十次会议，审议并批准了《关于加速发展核武器问题的报告》，决定“力争于1968年进行氢弹装置的爆炸试验”。也就是说，中国要以比美国、英国、苏联都快的速度把氢弹研制出来。

1967年6月17日，我国成功地进行了一次300万吨级的空投氢弹试验，提前实现了原定的1968年进行氢弹试验的目标。从原子弹到氢弹，是一个质的飞跃。实现这个飞跃，我国用了两年零八个月，与美国、苏联、英国、法国比，速度是最快的，技术水平也比美国、苏联首次试验的氢弹水平高。

随着原子弹、氢弹相继实验成功，我国人造卫星是事业也取得长足发展。1970年，我国用长征号运载火箭，成功地发射我国第一颗人造卫星——东方红一号，成为继苏联、美国、法国、日本之后，世界上第五个能独立发射人造地球卫星的国家。

“两弹一星”事业所取得的巨大成就，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。正如邓小平同志曾经指出的那样：“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。”