。10月8日，周恩來主持中央專委會議，聽取張震寰關於“兩彈”結合安全自毀試驗的結果以及“冷”、“熱”飛行試驗的準備情況和10月份符合試驗條件的好天日期預報的彙報。周恩來說：我們在自己大陸上搞這次試驗，事關重大，不能出亂子；“冷”試驗彈要嚴格檢查，“熱”試驗彈更要嚴格檢查，一切工作都要百分之百地保證沒有問題才行；核彈頭要進行撞擊試驗，斜撞、橫撞都要試驗，保證在各種異常狀態下不發生核爆炸；飛行“冷”試驗的時間可安排在10月15日前後，試驗的詳細結果要在兩、三天內報來，報請毛澤東主席最後下決心。《當代中國的國防科技事業》（上），第251頁。10月13日，第一次飛行“冷”試驗成功。10月15日，周恩來指示，如氣象許可，再進行第二次“冷”試。試後，張震寰可飛至試驗基地進行現場檢查，然後帶回所有有關人員飛京彙報。10月16日，第二次飛行“冷”試驗成功。現場檢查之後，張震寰、錢學森、李覺、謝光選、龍文光等飛回北京。
1966年10月20日，人民大會堂福建廳，周恩來召集專門會議，與聶榮臻、葉劍英、楊成武等一起聽取了張震寰關於檢查發射區和彈著區試驗準備情況的詳細彙報，並與到會的有關部門的負責人和專家，對這次試驗的準備情況和安全問題，再次進行了全面檢查。外國人說中國光有原子彈，沒有運載工具，這是嘲笑中國有彈沒槍。這次試驗是在本國國土上用導彈把原子彈打出去，讓世界認識中國。唯其如此，周恩來特別強調要保證萬無一失，並委託聶榮臻赴發射現場主持這次具有重大意義的試驗。周恩來說：凡想到的問題都要檢查到，一切缺陷都要彌補好，要做到所有檢查結果都沒有問題，盡最大努力使試驗獲得成功。在該做的都做好了之後，也要敢於冒一定風險，無限風光在險峰啊，要沉著地打好這一仗。同上書，第75頁。10月25日，聶榮臻到達西北綜合導彈試驗基地。10月26日，試驗黨委研究確定27日9時為發射時間，報經周恩來批准。
1966年10月27日，裝有核彈頭的中近程地地導彈點火發射，核彈頭在預定地點上空實現了核爆炸，試驗獲得圓滿成功。聶榮臻回憶說：“我先到了導彈試驗發射基地，在發射架下面和控制室裡詳細地聽了專家們的彙報，目睹了我國第一枚導彈核武器準時發射成功。發射後，我又趕到原子彈試驗基地，觀看了導彈核武器準確命中目標區和核爆炸後的情況和結果。我為我們這樣一個長期落後的國家終於掌握了這種尖端武器而欣慰和自豪。”《聶榮臻回憶錄》（下），第821頁。
從1964年10月16日第一顆原子彈爆炸成功，到1966年10月27日“兩彈”結合試驗成功，中國只花了2年零11天的時間。
此後，我國的導彈、運載火箭的研製，雖經“文革”動亂的磨難，但在周恩來領導的中央專委的具體負責下，仍不斷取得重大發展。
1966年12月26日，中程地地導彈首次發射試驗成功。1967年3月2日，周恩來批准在東北地區建設中遠端地地導彈試驗場。1970年1月30日，中遠端地地導彈首次飛行試驗成功。1971年11月15日，中遠端地地導彈全程飛行試驗成功。在地空導彈、艦艦導彈研製方面，1967年7月10日，紅旗2號地空導彈武器系統定型。1967年8月2日，上游1號艦艦導彈生產定型。1967年9月，我防空部隊用國產新型地空導彈把改進了的美國高空偵察機擊落下來。
…
太空，中國不能缺席！（1）
…
中國的第一顆原子彈試驗之前，新疆羅布泊的上空不時有外國的偵察衛星掠過。中國國土上進行的每一次導彈飛行試驗、核武器試驗，每一項大規模的工程專案，美國和蘇聯都不告自知，披露報端。他們的偵察衛星已經對中國的國土進行了地毯式的拍攝，這不是什麼秘密。衛星，中國需要研製人造衛星！太空，中國不能缺席！“禮尚往來”，這是周恩來處理國與國關係的一條重要指導思想。1957年10月11日，周恩來說，中國的《禮記》上說“來而不往，非禮也”。你們諸位友好地來，我們也友好地去。岸首相送來一個不友好的禮，我們也回敬了他。1963年4月24日，他再次闡明這一思想：中國有句古話，“來而不往，非禮也”。你對我不好，欺侮我，逼得我不得不有準備，要進行回擊。否則，就會把我們看成為懦弱可欺。《周恩來外交活動大事記》第219、 357頁。世界知識出版社1993年版。“禮尚往來