НТР, как свидетельствовал мировой опыт, требовала глубоких структурных преобразований во всем народном хозяйстве: изменения места науки в системе разделения труда, создания новых отраслей знаний и производства, а главное — инициативного, самостоятельного работника.
В принятых на XX съезде КПСС Директивах по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956–1960 гг., несмотря на призывы максимально использовать в народном хозяйстве достижения науки, упор по-прежнему делался на преимущественное развитие тяжелой промышленности, а реализация технического прогресса ограничивалась сферой промышленности: развитием электрификации, повышением технического уровня машиностроения.
Науке, главному «инструменту» НТР, по-прежнему отводилась второстепенная роль. Её развитие шло вширь, а не вглубь: создавались новые научные учреждения, расширялась сеть Академии наук СССР. С 1951 по 1957 г. было создано свыше 30 новых НИИ. В районе Новосибирска началось строительство Сибирского отделения АН СССР.
В целом организационные меры середины 50-х гг.
способствовали ускорению научно-технического прогресса. За десятилетие расходы на науку увеличились почти в четыре раза. Как результат, в 50–60-е гг. было сделано 80 % всех научных открытий СССР за все послевоенные годы. А развитие научно-технической мысли в стране ознаменовалось рядом крупнейших достижений мирового уровня. Так, вслед за пуском 27 июня 1954 г. под Обнинском первой в мире атомной электростанции в разных районах страны началось сооружение ещё более мощных атомных станций — Новосибирской, Воронежской и др.
В декабре 1957 г. был спущен на воду первый в мире атомный ледокол «Ленин». Со второй половины 50-х гг. в Советском Союзе строятся атомные подводные лодки, развивается серийное производство вычислительной техники, что открывает дорогу магистральному направлению НТР — автоматизации производственных процессов. В области физики атомного ядра советская наука смогла занять одно из ведущих мест в мире. В СССР был создан самый мощный в мире ускоритель заряженных частиц с энергией до 10 миллиардов электрон-вольт.
За большой вклад в изучение теории цепных химических реакций академик Н. Н. Семенов в 1956 г. был награжден Нобелевской премией. В 50 — начале 60-х гг. были удостоены Нобелевской премии также физики П. А. Черенков, И. М. Франк и И. Е. Тамм за теорию излучения Вавилова-Черенкова, академик Л. Д. Ландау за создание теории сверхтекучести, Н. Г. Басов и А. М. Прохоров (совместно с американцем Ч.