不久，李四光便接受周恩来的要求，出任中国科学院副院长、中华自然科学专门学会联合会主席、地质工作计划指导委员会主任委员，领导新中国地质事业的全面发展。1952年8月，他被任命为中央人民政府地质部部长。
     据统计，从新中国成立前夕的1949年8月到1950年底，有近400名中国留美学生、200多名中国留英学生（占留英学生总数的2/3），回到祖国参加建设。到1955年11月，由海外回国的留学生多达1536人，其中从美国回来的就有1041人。到50年代末，回国人数增至2500名。
    百废待兴，百业待举，从海外归来的留学生成为新中国科教事业的中坚
     新中国诞生之初，百废待兴，百业待举，急需大批经济、科技和文教等建设人才。1536位从海外回国的留学生，成为新中国的无价之宝。1955年6月，中国科学院学部成立。在当选的172位学部委员（不包括社会科学方面的61位）中，有156位留过学，占了90％。1957年5月，中国科学院学部委员会第二次全体会议增聘学部委员18位（不包括社会科学方面的3位），有留学经历的上升到91％。许多人带回了海外先进的科学技术，成为祖国科学技术和经济建设的奠基人和领导者。
     李四光在地质部任职期间，多次对地质工作作出指示。他指出：地质部是党的地质调查研究工作部，是地下情况的侦察部。要进行建设，石油是不可缺少的，天上飞的、地上跑的，没有石油都转不动。从1955年开始，地质部在全国范围内开展了战略性的石油普查工作。李四光运用他所创立的地质力学理论，在新中国成立10周年之际找到了第一个高产大油田--大庆油田。以后，我国又根据李四光的地质学理论，先后找到并建成了胜利、大港、华北等大型陆上油田；接下来，我国又在渤海、黄河入海口周边和南海发现大型石油矿区，建立了大规模的海上油田。我国已探明的石油资源储量已接近美国，成为世界主要产油国之一。李四光为中国摘掉了“贫油国”的帽子。
     华罗庚是中国杰出的数学家、教育家，中国现代数学的开拓者和奠基人之一。1950年3月回国后，他担任了清华大学数学系主任，从事多复变函数论中四类典型域的调和分析研究。他是中国解析数论、典型群、矩阵几何学、自守函数论与多复变数函数论等多方面研究的创始人与开拓者，是1956年首届国家自然科学一等奖的3位获得者之一。
     他一生为我们留下了200多篇学术论文和专著，有的成为具有不朽价值的经典文献。他的研究成果，被国际数学界命名为“华氏定理”、“布劳威尔－加当－华定理”、“华－王方法”。除了纯粹的数学研究，华罗庚在数学的应用上也做了大量的工作。他创造性地让数学从书斋里走出来，为国民经济服务，积极推广“优选法”和“统筹法”，是我国最早把数学理论研究与生产实践密切结合并在经济建设中做出巨大贡献的科学家。
     在一次全国政协会议期间的文艺晚会上，华罗庚幸运地坐在毛泽东身旁。毛泽东亲切地对他说：“华罗庚同志，你也是苦出身，希望你为我们培养出些好学生来！”遵照毛泽东的嘱托，从此以后，华罗庚在从事研究工作的同时十分注意发现人才、培养人才，热心指导青年人成长进步。在华罗庚的培养和悉心指导下，成长起来一大批像越民义、万哲先、陆启铿、龚升、王元、许孔时、陈景润、吴方、魏道政、严士健、潘承洞等为中国科学事业做出了重要贡献的数学家。中国数学学派在国际数学领域影响也越来越大。
     由于华罗庚在科学研究上的卓越成就，他先后被选为美国科学院外籍院士、第三世界科学院院士、联邦德国巴伐利亚科学院院士，被授予法国南锡大学、美国伊利诺伊大学、香港中文大学的荣誉博士。他的名字载入了国际著名科学家的史册。
     1950年8月，“两弹”元勋邓稼先在治学严谨的美国印第安那州普渡大学以优异成绩获得博士学位9天后，便谢绝了恩师和同校好友的挽留，毅然决定回国。10月，邓稼先出任中国科学院近代物理研究所研究员，从此把自己的一生都献给了我国原子弹和氢弹的研制事业。
     此后的8年间，邓稼先进行了中国原子核理论的研究，担任了原子弹的理论设计负责人，解决了中国原子弹试验成败的关键性难题。著名数学家华罗庚称，这是“集世界数学难题之大成”的成果。1964年10月，中国成功爆炸的第一颗原子弹，就是由邓稼先最后签字确定了设计方案。随即，他又同于敏等科学家投入对氢弹的研究。按照“邓于方案”，最后成功研制氢弹，并在原子弹爆炸后的两年零8个月试验成功。这同法国用8年、美国用7年、苏联用4年的时间相比，创造了世界上最快的速度。1984年，他在大漠深处指挥中国第二代新式核武器试验成功。