1984年6月15日，经国务院、中央军委批准，学校成为首批22所试办研究生院的高校之一，是当时唯一一所有研究生院的军队院校。
这个时期，学校勇立改革开放潮头，加快教学科研改革创新，师资队伍不断壮大，教育教学体系不断完善，办学条件不断改善，人才培养质量不断提高，科研创新取得巨大成就。“银河”科研团队以及由他们在创新实践中培育形成的“胸怀祖国、团结协作、志在高峰、奋勇拼搏”的银河精神就是这一时期学校发展的缩影。
新组建的国防科学技术大学时期
（1999.6.18~）
20世纪90年代以来，以信息技术为核心的高新技术在全球迅猛发展和广泛应用，引发了军事领域的一系列革命性变化，为适应世界军事变革对军队院校建设和军事人才培养的新要求，中央军委决定对全军院校进行调整和改革。
1999年4月26日，中央军委主席江泽民签署《关于组建新的国防科学技术大学的命令》，将长沙炮兵学院、长沙工程兵学院、长沙政治学院并入国防科学技术大学，组建新的国防科学技术大学，执行副大区职权，归中央军委建制。任务是培养军队高级科学和工程技术人才与指挥人才，培训军队高级领导干部，从事先进武器装备和国防关键技术研究。6月18日，学校隆重举行了组建新的国防科学技术大学宣布命令暨授旗仪式大会。
2012年5月27日，总参谋部颁发了国防科学技术大学新编制表。学校设训练部、政治部、科研部、校务部、研究生院共5个机关部门，下设航天科学与工程学院、理学院、机电工程与自动化学院、电子科学与工程学院、信息系统与管理学院、计算机学院、光电科学与工程学院、人文与社会科学学院、指挥军官与基础教育学院、军事高科技培训学院10个学院。
新组建的国防科学技术大学始终紧贴国家和军队战略需求，加强人才培养和自主创新，着力攻克和掌握攸关国家安全利益和军队发展的核心技术。其中，“北斗”科研团队就是这样一支集智攻关、筑梦星辰的创新团队。
2007年，我国一颗北斗卫星在试运行过程中，受到强烈干扰，导致信号传输中断。专家分析认为，复杂电磁环境是“罪魁祸首”。如果3个月内不能解决问题，即将组网的数十颗卫星发射将无限期推迟，已发射的卫星将无法使用！“3个月内，我们一定拿出解决方案！”国防科大的“北斗”科研团队向上级立下了军令状。在最紧张的时候，所有人员每天三分之二的时间在实验室度过。不到3个月，他们就研制出具有强大抗干扰能力的卫星载荷。这支团队没有一个院士，平均年龄不到30岁，却成为北斗卫星导航系统建设的国家队、主力军。从最初的3人课题组，到如今成长为卫星导航系统重大专项导航技术方向专家组组长单位。10多年来，他们从诸强逐鹿北斗的“观察员”，成长为国内唯一同时担任系统核心体制、卫星关键载荷、运控主体、测试设备研制任务的单位。
