聂荣臻是我党、国家和军队的卓越领导人，是中国人民解放军的缔造者之一，是新中国开国元帅，也是新中国国防科技事业发展的奠基人。他在长期领导科技工作特别是国防科技工作的实践中，把马克思主义和中国实际相结合，创造性提出了一系列符合我国科技发展客观规律的方针、政策和原则，逐步形成了许多具有远见卓识的重要思想，指导民用和军事科学技术的长足发展和进步，为国防科技建设事业作出了不可磨灭的重大贡献。
“科技兴国”“科技强军”的思想。热爱科学技术，希望以此改变中国贫穷落后的面貌，一直是聂荣臻青少年时期的夙愿。1956年10月，时任中央委员会总书记的邓小平征询聂荣臻对工作分工的意见时，他毅然表态，想抓科学技术、军工生产和武器装备工作。聂荣臻受命担负领导了我国国防科学技术事业的艰巨任务，他总是站在“科技兴国”“科技强军”的战略高度指导科技工作。
新中国的成立，为科学技术的发展开辟了光明的前景。中华民族要自立于世界民族之林，必须大力发展科学技术。聂荣臻多次强调：“生产力的发展，必须依靠科学技术水平的提高，依靠掌握现代科学技术。”中国不但要发展科学技术，更要发展尖端科学技术，还要用最新的研究成果装备军队。只有建设强大的国防力量，才能遏制战争，增强抵御战争的能力。
在20世纪60年代初，国家遇到严重的经济困难，面临国防尖端项目是“上马”还是“下马”的关键时期，聂荣臻坚持认为，为了摆脱我国一个多世纪以来经常受帝国主义欺凌压迫的局面，必须发展以导弹、原子弹为标志的尖端武器，而且“两弹”是现代科学技术的结晶，坚持搞下去，还可以带动我国许多现代科学技术的发展。1961年8月，他将《导弹、原子弹应坚持攻关的报告》上报党中央，得到了毛泽东、周恩来等中央领导人的批准。国防尖端武器的持续攻关和成功研制，不仅为我国的科技进步和经济发展起到了巨大的推动作用，也为国防建设提供坚实保障。
立足国情、自力更生的思想。聂荣臻从我国实际出发，提出和探索了一条立足国情、独立自主发展国防科技事业的正确道路。
在总体战略上，聂荣臻主张要立足中国国情，从国家根本利益出发，处理好经济建设和国防建设的关系，使国防科技建设和国民经济发展相互促进、协调发展。他参与领导制定了《1956—1967年科学技术发展远景规划纲要（草案）》，把经济和国防两用的关键技术有机地结合在一起，提出了国家建设所需要的重要科学技术研究任务和重点。在聂荣臻的精心组织下，国家集中人力、物力，投入到经济建设和国防建设所急需的领域，协同作战，只用5年时间，就研制出了原子弹，之后又研制成功氢弹，并为研制远程火箭、人造卫星、核潜艇打下坚实基础。
在基本方针上，聂荣臻提出要从国内外基本形势和国防科技的特点出发，在尖端科学技术和军队先进武器装备发展上，必须坚持独立自主，自力更生。1956年10月，他给周恩来写报告，报告中明确提出了必须坚持“自力更生为主，力争外援和利用资本主义国家已有的科学成果为辅”的方针，得到了毛泽东、周恩来的赞同。正是由于坚决贯彻自力更生为主的方针发展科学技术和武器装备，才使我国成为世界上为数不多的、能够独立研发尖端科学技术和军队先进武器装备的国家，并建立了比较系统完备的国防工业基础。
尊重规律、科学统筹的思想。聂荣臻一贯倡导科学求实的精神，提出要尊重客观规律，坚持按科学规律办事。在尖端武器研制初创时期，针对轻视仿制、急于求成的思想苗头，聂荣臻告诫科研人员，要先学会走路，然后再学跑步，一定要通过仿制，向独立设计发展。仿制的目的是为了独创，但必须在仿制中把技术吃透，为转入自行设计创造条件。当仿制阶段完成后，他又及时果断地指示，要立即转入自行设计，走独立研制的道路。为了提高研制工作的预见性、计划性、聂荣臻还提出了著名的“科研三步棋”思想，即预先研究、新品研制和小批生产三阶段。
聂荣臻在指导科研人员推进重大自主科技项目攻关的同时，还特别注重探索符合我国国情、开展大规模科学技术研究工作的客观规律。聂荣臻认为必须充分发挥我国特有的体制优势，切实加强集中统一领导和科学决策，集中力量办大事。他把组织大兵团军事攻坚作战的成功经验，创造性地运用到组织大规模科学技术的攻关中来，采取将全国的“技术力量相对集中，形成拳头力量，进行突破”的战略措施，最大限度地调动有限财力、物力和优秀人才进行科技攻关。这就使得我国在经济、科技总体水平处于劣势的不利态势下，能够在某些尖端科技特别是核技术和航天科技领域形成一定的局部优势，并率先在“两弹一星”上取得重大突破，并使我国这样一个发展中国家能够在世界核技术和空间技术方面占有一席之地。
尊重知识、尊重人才的思想。聂荣臻在主持领导科学技术工作时，由于党内“左”倾思想的影响，轻视知识、不信任知识分子的现象还比较普遍。然而他历来认为，是否尊重知识、尊重人才，是衡量社会进步水平的重要标准。科技人员是新的生产力的开拓者，是发展先进生产力的主力军，必须充分调动他们的积极性、主动性和创造性。
在政治上，聂荣臻主张必须以历史唯物主义的观点，正确认识知识分子的地位和作用。他积极调整科技政策和知识分子政策，亲自主持制定的《科学工作十四条》被邓小平誉为中国第一部“科技工作的宪法”。在1962年全国科技工作会议上，聂荣臻还和周恩来、陈毅一起为知识分子“脱帽加冕”，给科技知识分子脱掉资产阶级知识分子的帽子，宣布他们是人民的知识分子，革命的知识分子。
在工作上，聂荣臻提倡必须大胆放手、依靠广大科技人员，充分发挥他们的积极性和创造性。如在航天战线，成立了科学技术委员会，发扬科技民主，技术问题让专家充分讨论，由技术指挥员决定。并且建立型号总设计师制度，全权负责型号技术问题，保证科研指挥渠道畅通。同时他还鼓励广大科技人员深入实际、深入一线，与工人、干部结合在一起，在长期实践的磨练中培养创造性解决各种技术问题的能力。
在生活上，聂荣臻把为科技人员服务提到了是“党的事业需要”的高度。他要求科研机构中所有领导和政治、行政干部，都要做科研工作和科研人员的“勤务员”，做知识分子的良师益友，积极为科技工作者创造必要的工作、学习和生活条件。在这方面，聂荣臻也是处处为人楷模。他提出必须保证科研人员每天有5/6的时间搞业务工作，要摒弃形式主义的东西，尽量减少不必要的社会活动。20世纪60年代初，国家经济一度困难，他还亲自向海军和北京、广州等军区“募捐”求援，调拨了“科技鱼”“科技肉”等副食品，专门分配给科技人员，其他任何人不得动用。在聂荣臻的领导下，我国不仅取得科技事业的突飞猛进，同时也培养了一大批杰出的科学家、工程技术专家和现代化科技管理人才。
