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中国是世界上四大文明古国之一。在几千年的灿烂历史中，先进的农耕技术，精美的瓷器和丝织品，以及对人类社会发展产生巨大影响的四大发明，见证了中国封建王朝的繁荣昌盛。然而，到了近代，当西方国家在工业革命中走向富强的时候，晚清统治者却视科学思想为异端邪说，将西方的先进技术称为“奇技淫巧”而拒之门外。逐渐落伍于世界的中国，被西方列强的坚船利炮所欺凌，陷入了痛苦的深渊。
“落后就要挨打”，这是毛泽东总结中国近代历史提出的一句名言。他还敏锐地看到，发展科学技术与摆脱国家落后，有着直接的关系。据美国记者埃德加 · 斯诺回忆，他访问延安时，“毛泽东问过我很多关于美国的地理、气候和人民的问题”，“他对美国文明的科学和机械方面似乎有强烈的兴趣”。1940年2月5日，在非常困难的条件下，陕甘宁边区自然科学研究会在延安成立。毛泽东出席成立大会，并在讲话中强调：“自然科学是人们争取自由的一种武装……人们为着要在自然界里得到自由，就要用自然科学来了解自然，克服自然和改造自然，从自然里得到自由……大家要来研究自然科学，否则世界上就有许多不懂的东西，那就不算一个最好的革命者。”在这次会上，陈云高度评价自然科学研究的重要性，认为它“可以大大的提高生产力，可以大大的改善人民的生活”。他还说：“我们共产党对自然科学是重视的，对于自然科学是尊重的……希望大家抱着不怕困难，决不灰心的奋斗精神去进行自然科学事业。”
在解放战争即将取得全国胜利的时候，毛泽东决定新中国成立后要尽快建立统一的科学院，作为全国最高的科学机构。1949年6月，党中央正式决定，由宣传部部长陆定一负责筹备建立科学院。一个月后的7月13日，周恩来在中华全国自然科学工作者代表会议筹备会议上宣布，不久的将来必须成立为人民所有的科学院，号召科学工作者参加筹划工作。他还指出，科学理论也要中国化、大众化，要把理论与实践结合，普及与提高相结合。周恩来的讲话，极大地鼓舞了广大科学工作者。科代会筹委会的计划委员会经过多次讨论，准备了向全国政协会议的提案，建议设立国家科学院，统筹并领导全国自然科学与社会科学的研究事业，使科学、教育与生产密切配合。
9月27日，中国人民政治协商会议第一届全体会议一致通过《中华人民共和国中央人民政府组织法》，批准在政务院之下设“科学院”，行使管理全国科学研究事业的政府行政职能。它与文化部、教育部、卫生部和出版总署等政府部门同受政务院文化教育委员会的指导。科学院又有别于政府其他各部，它直接领导若干研究所，而不在各省、直辖市、自治区设置相应的地方分支管理机构。
10月19日，中央人民政府委员会第三次会议通过决议，任命郭沫若为科学院院长，陈伯达、李四光、陶孟和、竺可桢为科学院副院长。11月1日，中国科学院在北京开始办公。这一天后来被确定为中国科学院的成立日。在“向科学进军”的旗帜下，一艘承载着中华民族科学复兴梦想的巨轮，向着辉煌的未来启航了。
中国科学院对原国民党政府中央研究院、北平研究院等研究机构进行了资源整合。科学家们认为，这两大国立研究机关在人才、图书、设备和研究工作等方面，已经有一定的规模，经过调整和改组，并广泛地团结科学人才，可以成为崭新的人民的科学院。科学家们还指出，中央研究院和北平研究院在过去的科研活动中，各自为政，机构设置重叠，造成了科研资源的浪费。它们只把目光局限在自己的研究所上，没有发挥出领导全国科学研究工作的作用，与大学和其他科学研究机构也缺乏密切的联系合作。中国科学院在筹建过程中，对中央研究院和北平研究院的20个研究所进行了具体分析，进而通过合并和调整机构，建立合理的组织框架。科学院还明确了基本任务，就是有计划地利用近代科学成就以服务于工业、农业和国防建设，组织并指导全国的科学研究，提高科学水平。
中国科学院注意了团结、争取、培养科学人才的工作。在做了两次全国性调查以后，聘请了114位自然科学的专门委员和47位社会科学的专门委员。这161位专家成为中国科学院的科学顾问，他们来自院内的各研究所和院外的大学、研究机构以及产业部门，这反映了当时中国科学院注意发挥全国科学家的作用。与此同时，中国科学院还努力争取尚在国外未回国的科学家尽早回来，以及与教育部共同研究有计划地培养科学研究人才的问题。
1955年6月1日至10日，中国科学院学部成立大会在北京举行。大会宣布正式成立物理学数学化学部、生物学地学部、技术科学部和哲学社会科学部，并任命吴有训、竺可桢、严济慈、郭沫若为四个学部主任。学部成立之后，根据国家建设的需要和国际科学发展的趋势，组织召开许多全国性的学术会议，评定科学奖金，尤其是在制定《1956年至1967年科学技术发展远景规划》中发挥了重要作用。在这个规划的推动和指导下，中国科学院迅速组建了包括半导体、计算机、自动化在内的一批高水平研究机构，奠定了我国高新技术发展的基础，为社会主义经济建设和国防建设做出了历史性贡献。
进入改革开放历史新时期，中国科学院率先打开与西方国家科技合作的大门，率先实行所长负责制、开放实验室，率先设立面向全国的科学基金。联想集团等一大批高新技术企业，在推动科研成果转化为现实生产力方面，发挥了改革先行者的作用。世纪之交，面对知识经济时代的机遇和挑战，提出建设国家创新体系的构想，实施知识创新工程和“创新2020”，凝练科技创新目标，调整重大科技布局，创新科研组织模式，建立现代院所制度，各项事业快速发展，创新能力显著提升，创新成果不断涌现，提升了中国在国际科技界的影响力，具备了引领我国科技实现跨越发展的基础和优势。在新时期新阶段，作为党、国家、人民可以依靠、可以信赖的国家战略科技力量，中国科学院深入实施“率先行动”计划，正在面向世界科技前沿，面向国家重大需求，面向国民经济主战场，努力实现“四个率先”目标，即“率先实现科学技术跨越发展，率先建成国家创新人才高地，率先建成国家高水平科技智库，率先建设国际一流科研机构”。
从“两弹一星”到载人航天和探月工程关键核心科技问题的攻克；从发出中国第一封电子邮件，到建立中国互联网信息中心、中国网通与无线传感试验网；从在世界上首次完成人工合成牛胰岛素，到首次证明诱导多能干细胞、人类基因测序；从北京正负电子对撞机，到建成上海大光源、“中国天眼”FAST等一批大科学装置；从铁基超导纪录刷新，到中微子振荡模式、量子通信、量子反常霍尔效应、三重简并费米子的研究；从暗物质卫星“悟空”发射成功，到我国首颗X射线天文卫星“慧眼”遨游太空……
作为中国自然科学最高学术机构、科学技术最高咨询机构、自然科学与高技术综合研究发展中心，中国科学院七十年来时刻牢记使命，与科学共进，与祖国同行，以国家富强、人民幸福为己任，成功地走出了一条适合中国国情建设现代国家研究院所的新路子，推动了我国科学研究体系、工业技术体系和高技术产业的形成和发展，凝聚和造就了一批爱国奉献、勇攀高峰的科技领军人物和尖子人才，取得了一大批关系国家竞争力和可持续发展能力、标志我国科技发展水平的重大成果，为我国经济发展、社会进步、国家安全做出了彪炳史册的重大贡献。