1961年8月20日，聂荣臻向中央呈送了《导弹、原子弹应坚持攻关的报告》。报告提出：在导弹方面，以地对地型号为重点，争取3年左右突破中程，5年或更长一些时间突破远程。在此前提下，适当发展地空导弹，推迟发展飞航式导弹。在原子能方面，争取4年左右建成一套核燃料生产基地，设计试制出初级的原子弹，5年或更长一些时间，建成更先进的一套生产基地，设计试制出能装在导弹上的比较高级的原子弹。
面对争论，中央决定：先把原子能工业的基本情况搞清楚再确定上马下马。
解放军副总参谋长张爱萍，与二机部副部长刘西尧、国防科委副主任刘杰、核武器研究所副所长朱光亚等人组成的调查班子，承担了这一重大调研任务。
一个多月后，他们向中央提交了一份长达5000字的调查报告《原子能工业建设的基本情况和亟待解决的几个问题》，结论是：发展原子能工业，关键不在于投入，而在于组织协同；不在于再投入多少，而在于如何挖掘各部门的潜力；不在于争论上马下马之利弊，而在于如何行动，才能搞成。
报告还大胆提出，1964年爆炸第一颗原子弹是可行的！
据张爱萍回忆，调查结束后，他和刘西尧等人曾专门去向国防部长林彪汇报。林彪斩钉截铁地说：“原子弹一定要搞下去，一定要响，就是用柴火烧也要把它烧响了。”
根据这次调研的情况和结论，总参谋长罗瑞卿向中央政治局常委会专题汇报了原子弹研制情况，并在汇报会后向中央写了一个报告，建议中央成立一个专门委员会来抓原子弹。
毛泽东在报告上批示：“很好，照办。要大力协同做好这件工作。”
1962年12月14日，中共中央作出《关于成立15人专门委员会的决定》，由周恩来任主任，7位副总理、7位部长为委员，他们是贺龙、李富春、李先念、薄一波、陆定一、聂荣臻、罗瑞卿、赵尔陆、张爱萍、王鹤寿、刘杰、孙志远、段君毅、高扬。
专门委员会的主要任务是：组织各有关方面大力协同，密切配合; 督促检查原子能工业发展规划的制定和执行情况; 根据需要，在人力、物力、财力等方面及时进行调度。
专门委员会的成立，标志着原子弹的研制由国家战略上升到了国家行动，原子弹的研制步入快车道。
在中央专门委员会的领导下，在全国各部门、地方政府和人民解放军的大力协同和积极支持下，核工业战线的广大科技人员、干部、工人团结一致，艰苦奋斗，发愤图强，奋力攻关，各项工作协调进展迅速。
核武器研究院在院长李觉将军的主持下，很快组建成三大部理论部、试验部、总体部，排列出研制原子弹的各项技术关，分配到各研究室，再分工到各研究小组和个人，一场全面攻关、自力更生、奋发图强的激情之火，在核武器研究院燃烧起来。
很快，小型爆炸物理试验场、大型爆炸物理试验场和特种炸药车间相继建立。一到夜晚，各研究室仍然灯火通明，研究人员个个埋头钻研，孜孜不倦;大、小爆炸物理试验场，惊天动地的试验爆炸声，遥相呼应，试验数据不断报来，一个个成果呈现出来，必须攻下的技术难关接连取得可喜的进展。
1963年9月，科研人员完成了原子弹图纸设计。
根据设计方案，我国的第一颗原子弹采用“内爆法”。所谓“内爆”，就是将大量高效能炸药起爆的能量压向内心，产生高温高压，将内心里的核燃料压缩后产生核裂变，释放出大量核能。
