陈赓从萌生为发展“两弹”事业开道，到不遗余力地上下奔走，请钱学森出山，广泛物色发展“两弹”新技术的人才，再到参与对苏谈判争取发展新技术的外援，在中国“两弹”登场准备的全过程中，无不渗透着他的辛勤汗水，表现出他的大将风度。
中苏协定签订后，“两弹”事业的发展又进了一步，许多工作迅即开展起来。陈赓积极参与研究新形势带来的新情况、新任务和新问题，讨论导弹研究工作的领导和机构的组织形式如何适应今后工作开展的需要，并协助聂荣臻落实一系列的组织工作，狠抓落实。
首先是要加强五院领导层的建设。1957年11月，他参与研究提供人选，最后报请周恩来任命：钱学森为院长兼一分院院长；刘有光为院政治委员；刘秉彦为副院长兼一分院副院长；王诤为副院长，全力领导五院工作并兼二分院院长。二分院原是通信兵部的军事电子科学研究院，前不久已报请军委批准划归五院的。此外与二机部（当时的国防工业部）协商，将该部211厂划归五院一分院作试制工厂，以解决研究工作中的试制和生产问题。同时与各单位进一步协商增调一些科技人员和技术工人。
要开展五院的工作，离不开各有关单位的帮助，首先要加强组织五院与二机部的协作。但很快就有人提出把五院并入二机部的意见，陈赓坚决反对，他支持聂荣臻的意见，五院还是由国防部航委直接领导好，这样才能在尖端武器研究上形成拳头，加强导弹的研制工作。
苏联专家即将来华，有些工作要早做准备。涉及到总参的陈赓要管，如示范部队部署在哪里？将来的生产规模，以及维护保管等问题，总参谋部要拿出意见。关于人员、物品和资料的保卫保密问题，苏方会提出一系列的要求。同时，我们自己也需要加强保卫保密工作，制定相应的严格措施，严防失密泄密事件的发生。此事由于周恩来、刘少奇过问，由聂荣臻召集国务院和军委的有关单位领导专题讨论研究，提出具体措施，报周恩来和中央书记处同意后，中央科学小组监督执行。
“两弹”试验靶场和原子武器储存仓库的选址定点及建设问题已提到工作日程上，陈赓除参与研究外并为靶场和仓库的主官人选物色对象。
有些并非总参谋部的工作，例如研究五院明年（1958年）工作方针和任务的会议，聂荣臻也通知陈赓参加。所以，协定签订后，陈赓工作非常繁忙。
关于“两弹”建设中所需的各类技术人才问题，一直兼任军事工程学院院长的陈赓当然责无旁贷地要主动考虑到。他与聂荣臻多次研究，先是确定：今后军事工程学院、北京航空学院等四院校的专业安排、培训计划、师资与研究工作的调配、协作等事项均由航委统一掌握。后又确定：军事工程学院、北京航空学院等六院校的有关专业的规划与协调由五院负责安排。关于军事工程学院拟增系、科的问题，陈赓早在代表团出国前已向聂荣臻提出。经过研究讨论，最后只同意增设三防（防原子、防化学、防细菌）系，至于导弹专业暂不设系，只于空军系中设立一个科，待以后发展了再扩建成导弹工程系。
1959年2月15日，军事工程学院导弹工程系正式成立。随后又以导弹工程系有关核弹头的几个专业与海军工程系的反应堆专业为基础组建了原子工程系。陈赓为了培养新技术人才，加速原子弹的研制，特指示哈尔滨军事工程学院派人向二机部汇报该院原子系的教学情况，征求意见，请求指示，并拟承担核科研项目，受到宋任穷部长、刘杰副部长的亲切接见。经过一系列院系专业的调整建设，哈军工成为一所名副其实的专门培养军队武器装备（包括原子弹、导弹）研究设计人才的高级军事学府，该院的日常工作即由刘居英副院长主持。
陈赓深知国防高等教育的重要性，只有把科学和教育搞上来，才能兴国强军。1957年5月16日，清华大学校长蒋南翔给聂荣臻写信，说学校筹办几个国防新专业，但缺少急需的设备器材，请求国防部有关部门给予援助。聂帅阅后，批请陈赓解决，陈赓坚决照办。后来清华大学成立自动化系，也是陈赓批由国防科委资助的。
为了统筹国防科技人才的培养，集中国家有限的人力、物力、财力，办好国防科技高等院校，陈赓提出把有关院校划归国防科委领导。他指示国防科委安东秘书长同有关工业部的业务部门和院校领导商量。其中有第一机械工业部教育局局长周一萍、北京航空学院院长武光、北京工业学院院长魏思文、西北工业大学校长寿松涛等。陈赓亲自向中共中央和国务院主管部门汇报、请教。
直到各方面的意见一致了，再由聂荣臻向周恩来、邓小平、彭真等中央领导人报告，1961年2月6日中共中央批准并发出通知将北京航空学院、北京工业学院、哈尔滨工业大学，西北工业大学、南京航空学院、成都电讯工程学院、上海交通大学等7所国防科技工业高等院校划归国防科委统一领导与管理，为国防科技工业培养人才。这些院校划归国防科委领导前，为取得中央有关部门的领导和支持，加强院校建设，提高教学质量，陈赓支持并去中央书记处请求批准把这些院校列入了国家重点院校，在经费和物资方面增加投入，使院校教学、科研工作，得到更快更好的发展。
陈赓为国防科研战线大力培养人才之事，聂荣臻直到晚年写回忆录时仍念念不忘说：“陈赓同志是我们党内热心科学事业的老同志。”并称赞陈赓以高度负责的精神，源源不断地为国防科技事业培养了大批研究设计人才。
《中苏国防新技术协定》实行后开头的一年多时间里，协定执行得比较顺利。从1957年底开始，苏联相继运来了几种导弹样品以及有关的图纸资料和工程设备，派来了几批技术专家。这些专家大多态度比较好。对中国科技人员熟悉情况、掌握技术，是有帮助的。在原子能、导弹、火箭和作战飞机、试验基地建设等方面，使中国的前进步伐得以加快。
但是，陈赓心里非常清楚，从根本上说，不能奢望苏联会把最先进的东西提供给中国。在国防新技术产品上，若认为苏联会对我们毫无保留地支持，那是太天真了。所以，他对哈军工领导干部说：“国防新技术协定是签了，但我们工作总的指导思想还是自力更生为主，争取外援为辅。你们不要完全依赖那个‘大公无私的援助’，苏联给我们的东西，都是我们花钱买的。他们有许多资料不给我们，先进的实验室不叫我们看，有些东西不是现在的装备，都是他们用过的，不是最先进的。当然专家来了，我们还要好好关照。多知道和了解一些情况，总比我们自己从头摸索研究好嘛。‘自力更生’不是说不吸收别人好的东西，美国等西方国家的资料和技术我们也照样用。”
1958年5月27日至7月22日，中央军委在北京召开扩大会议，研究加强军队建设问题。毛泽东在会上提出了研制、试验核武器的任务。他说：“原子弹就是这么大的东西，没有那东西，人家就说你不算数，那么好吧，我们就搞一点吧，搞一点原子弹、氢弹，我看有10年功夫完全可能。”
1958年9月，苏联援建的7000千瓦实验性重水反应堆和1、2米直径的回旋加速器在北京建成，聂荣臻参与验收，随后发表了热情洋溢的讲话。此时，二机部已成立了核武器研究所，中国科学院的物理研究所已更名为原子能研究所，接受二机部和中国科学院双重领导，以二机部为主。中国的核武器研制加快了步伐。
1958年秋，陈赓邀请核物理学家钱三强来到三座门的军委会议室探讨研制核武器的问题。
陈赓问道：“搞导弹的事落实了，我们现在究竟能不能研制原子弹？时间能不能再提早一点？我想听听你这位专家的意见。”
钱三强说：“我们的科技力量还是有的，关键是核反应堆的问题还卡着脖子。”
陈赓问：“咱们不是有了核反应堆吗？”
钱三强答：“那个研究型的核反应堆不能搞，要搞浓缩铀的。”
陈赓又问：“我们不是正在建造吗？”
钱三强说：“是在建造，基本建设刚刚开始，今后设备安装、调试及生产的技术问题会很多，苏联的扩散厂又不接受我国实习人员，所以技术人员的培训还是问题。需要我们自己培养。”
陈赓在了解情况后，向中共中央有关领导人反映，采取措施抓紧浓缩铀工厂的建设和扩散厂技术骨干的培养。
陈赓办事向来快刀斩乱麻，走一步看两步，他已经在为核武器研制做各方面的准备工作了。
1957年夏天，西藏军区副司令员李觉将军回北京疗养。当汽车驶过庄严的天安门广场的时候，他的眼睛有些湿润了。1936年，他作为一个进步学生离开北平投身革命，和这个古老而美丽的城市阔别整整20年了。在戎马倥偬的岁月里，他曾不止一次地思念过这个象征着中华民族悠久历史的古城。他想念过他读过书的大学；想念过故宫里的汉白玉栏杆；想念过饱含着人民泪水的昆明湖；想念过北京郊外的周口店……他特别喜欢考古，他一直想考察周口店北京猿人遗址的心愿，可以利用这次疗养的机会实现了。但是，没有想到，等待着他的不是考察历史，而是开拓未来、创建一项崭新的事业。
他住进医院不久，陈赓来看他，笑着对他说：“老李，好好休养，过几天部队准备欢送你。”
李觉一怔，问：“是不是要我改行？”陈赓笑而不答。李觉以为他是开玩笑，也就没在意。
陈赓和李觉谈了一会话，心里有数了，临走握着李觉的手说：“43岁的将军年富力强、大有可为啊！”
李觉身体复原以后，总干部部副部长赖传珠正式通知他转业，调到刚开始组建的核工业部门工作，并说核工业部部长宋任穷要亲自找他谈话。几天以后，他坐到了宋任穷的办公室里。宋任穷用平稳的语调说：“调你来，是党中央决定的，准备让你来搞原子弹。”
啊？原子弹！李觉心头一震，似乎不相信自己的耳朵了。他接触过成千上万的子弹、手榴弹和炮弹，可从未想到过搞原子弹呀！
宋任穷看出了他的担心，鼓励他说：“党是信任你的，你也从未辜负过党的期望。”随后，宋部长向他传达了中共中央和毛泽东的决策：我们现在已经比过去强，不但要有更多的飞机和大炮，而且还要有原子弹。在今天的世界上，我们要不受人家欺负，就不能没有这个东西。一句话，中国，不能没有原子弹！
李觉的心头热了，他是一个容易动感情的人。此刻，他懂得了这些话的分量。这是党的决策，是整个民族的期望。
从此，他离开了西藏军区，开始了筹建核武器研制基地的工作。中央很快批准了他们的筹建报告，要求全国为他们开绿灯。
1958年9月25日，彭德怀主持第157次军委会议，讨论通过军委给周恩来并毛泽东、中共中央的报告，这个报告说：“国防科学技术的研究已经掀起了一个高潮，并且获得了一定的成就。但是也出现了一些问题：有些相同的项目，几个单位都在设计和试制；各研究机构之间互相通报交流经验不够；试制赶不上设计；设计、试制和使用单位之间缺乏必要的联系等。”为了发挥各方面的积极因素，统一组织力量，把研究设计、试制和使用三方面紧密结合起来，加强组织领导、规划协调，并进行监督检查，“建议把原国防部航空工业委员会改组为国防部国防科学技术委员会（简称国防科委），在军委、中央科学小组领导下进行工作。”
国防科委主任由聂荣臻兼任，副主任只编制一人，聂荣臻提议由陈赓担任。聂荣臻习惯严肃，但一遇到陈赓就马上心情愉快，话也多了。对陈赓总是直呼其名：“陈赓！”好像哥哥叫弟弟一样亲切。聂荣臻说话方言较重，他的四川话，不容易让和他接触少的人听明白。遇到这种情况，陈赓就把其中的重要句子重复一遍，让大家听明白。四川戏中有帮腔，聂荣臻的秘书们在背后常开玩笑说：“陈赓大将是聂帅的最好帮腔。”
在长期的工作接触中使聂荣臻认准了一点，陈赓是他得力的“右臂”，陈赓任国防科委副主任是最合适的人选。
陈赓与聂荣臻之间情谊长久，从黄埔军校，上海中央特科到烽火连天的抗日战争和解放战争的战场，他们在工作上配合默契，互相信任。聂荣臻尤其赞赏陈赓见困难就上和解决问题的能力。
酒泉靶场的建设初期，设计和施工单位发生了一些矛盾，聂荣臻拟派人前往协调。当陈赓得知那人不愿去时，他愤慨地说：“我去！”聂荣臻很感激，但又考虑陈赓当时身体不好，心脏病吃不消劳累，去那里的路途艰难，气候条件极差，没有同意陈赓去。
10月16日，中共中央批准了军委的报告。国防科委以聂荣臻为主任，陈赓为副主任；委员由万毅、刘亚楼、萧劲光、陈士榘、宋任穷、赵尔陆、许光达、张爱萍、张劲夫、黄克诚、钱学森等22人组成。
国防科委的主要任务是，贯彻执行中共中央、中央军委关于国防科学技术研究的方针、政策，负责加强对军内外有关国防科学技术研究工作的组织领导、规划协调和监督检查。随后，中央军委决定，国务院军工产品定型委员会的工作移交国防科委。
为了适应仿制苏联几种导弹和研制原子弹的需要，当务之急是建设研制基地、导弹发射基地和核试验基地。研制导弹、原子弹，要建立大型的试验基地。基地需要装备大量技术复杂、精密度要求很高的仪器设备。由于试验这两种武器的特殊要求，试验基地又必须建在没有人烟或人烟极为稀少的大漠戈壁地区。因此，建设试验基地复杂性和艰巨性，不亚于研制“两弹。”
根据《中苏国防新技术协定》，1958年初，苏联专家参加在中国进行导弹发射场和核试验基地的选址考察。中方由谁来担此重任？
在核武器试验场的选址考察和初期创建时，陈赓想到了他的老部下，当时任志愿军三兵团参谋长的张蕴钰，他曾参加过淮海战役、渡江战役、朝鲜上甘岭战役，是个有勇有谋的将才。
1958年8月初，张蕴钰在大连接到在北京开会的第三兵团副司令员曾绍山的电话：“你的工作有变动，电话中不便讲，你立即到北京来，我在北京饭店等你。”
第二天，张蕴钰乘火车赶到北京。当晚，曾绍山和张蕴钰一起到灵境胡同陈赓家里。他们一进门，人还没站稳，陈赓就迎上来说：“叫你去搞原子弹靶场，这是我推荐的，好好搞。靶场建设好了交给别人，可以吗？”
张蕴钰答：“我服从命令。”在他的心目中，陈赓办事果断、宽宏大度，是可尊可敬可亲的首长，在陈赓面前他甚至不敢说一个“不”字，也不能说“不”字。
陈赓继续说：“好！你去找安东，叫他给你说说情况。”
第二天，张蕴钰到国防部航空委员会去见安东。安东一见张蕴钰就热情地说：“我知道你这几天要来，见到陈副总长了吧？”张蕴钰答：“见到了，他说请你给我介绍情况，交代任务。”
安东说：“工程兵陈士榘司令员和原商丘步校政委常勇组织了一些人已经到西北地区勘察地形，选试验靶场场区位置。你先回去交代一下工作，就和他们一块干吧。”
在北京常勇向张蕴钰介绍了勘选试验场的情况：中央军委组织了选场委员会，1958年6月陈士榘已经带领委员会成员和四位苏联专家到敦煌地区进行了实地勘察，认为敦煌城西北约120公里处的后坑适合建场，并经总参谋长黄克诚批准，组织勘察大队，张志善任大队长，常勇任政委，在敦煌西北选定的地方进行地质测绘和道路、通讯建设的勘察。
1958年10月20日，张蕴钰乘火车离京去敦煌。
敦煌有世界闻名的艺术殿堂莫高窟，是中国几千年的文化艺术瑰宝，世界上少有的文化艺术珍贵遗产。这里是古代通西域的要衢，西汉时，继武威、张掖、酒泉之后，在瓜州设敦煌郡。脍炙人口的“春风不度玉门关”、“西出阳关无故人”的诗句中的“玉门关”和“阳关”都在敦煌境内。由于这里长年干旱少雨，人民生活用水极其困难，生活条件也很艰苦。
张志善带着张蕴钰察看了选定的后坑场区，在选定的靶场中心桩周围，偌大的场区无草木，地质是大孔土，汽车陷下去无救援不能前进。张蕴钰认真考虑这些情况，更为了保护敦煌这片宝贵遗产，便和常勇、张志善商量，还是另外选场为好。
张蕴钰回到北京向有关负责人汇报这个情况。在陈赓主持召开的办公会上，张蕴钰做了汇报。张蕴钰认为原定的核试验场址有三个问题：一是距敦煌才120公里，不利于保护文物；二是大孔土水土渗透性强，不能搞工程建筑，更不适宜建大型发射场；三是施工及将来试验和生活用水困难。
陈赓听完汇报赞同地说：“那里不好，你们可向主管部门汇报另找一个嘛！”
有陈赓这句话垫底，张蕴钰心里有数了。
此时，苏联专家根据高空气象资料分析，由于风向原因，原选定试验中心区的高空风向为自西北吹向东南，敦煌地区处于其下风，为此正式函告中方建议将试验场区改到新疆罗布泊地区。
由于上述原因，从11月底到12月中旬，陈士榘、万毅多次召开会议进行研究，进一步查找整理已有的气象资料。张蕴钰参加了研究，一致认为敦煌西北地区不宜选作场区，在报请中央军委同意后，决定派遣张蕴钰和张志善立即率勘察大队到新疆罗布泊地区进行选场勘察。
12月24日，张蕴钰、张志善带勘察队乘坐4辆吉普车，带4辆生活车拉上10天的饮水、油料、帐篷，粮、菜、柴和一部电台上路了。
经过几天戈壁滩的路途，他们已经精疲力竭，不想动弹了。吃的、喝的眼看都快没了，极目无涯，到处都是渺无人烟的荒野。烈日当空，风吹起沙土打得脸火辣辣的疼。吉普车开进了千百年风蚀沙流的雅丹地带，沙丘像一堆堆隆起的坟墓布满荒野。他们爬出汽车，坐在汽车阴影下休息片刻，细沙像水一样从身旁流走，一波连一波，与风共舞。
突然，他们看到戈壁上有一道车辙，是新轧的解放牌大卡车的车辙。他们顺着车辙前行，晚上9点多了，西天的太阳还有一丈多高，天边泛着青光。太阳落山时，他们来到了梦幻般的罗布泊。这里是孔雀河的入泊口，河两岸有柳树、芦苇，也有水了，他们手捧河水喝了个够，然后洗了脸上的灰尘，又把汽车洗得干干净净。这时，有群黄羊也来到河边饮水，向他们投来好奇的目光，谁也不想惊扰黄羊的悠闲自得，它们饮足水后，大模大样地坦然离去。第二天，张蕴钰等人西行百余公里，目测这个地势开阔的戈壁滩基本平坦，选一个中心点，打下了一根木桩，这就是中国未来核武器大气层试验靶场。
1959年3月13日，中央军委正式批准核试验场定点在罗布泊西北地区。
由于陈赓点将，张蕴钰成为第一任核试验基地司令员，他带领大部队进驻罗布泊时，在当地人称作马兰滩的地方，将军捧起一束马兰草，倾吐满怀诗情，“万顷黄沙一点蓝”，就在这里安营扎寨吧。
于是，在马兰这片贫瘠荒芜的土地上，张蕴钰等人带千军万马创造出了惊天动地的业绩。他在这里参与组织指挥了中国首次原子弹、氢弹、核导弹等科研试验任务。
半个世纪过去了，张蕴钰至今都不忘，是陈赓点将，使他有了施展才华的机会。张蕴钰满怀深情地说：“陈赓大将是有权威，没架子；布置任务干脆，对下级态度和蔼可亲，在部队中口碑极好。”
陈赓认为，一个单位的建设，主要领导，尤其是第一任领导一定要选最好的，最优秀的。一个连队，要把连长和指导员选最好的，一个团要把团长和政委选好，要把作风带好，领导干部疲疲塌塌的，部队作风肯定带不好。