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科技创新是一个动态的不断发展的过程。要把握科技发展的特点与趋势，清醒地认识到科技创新系统中存在的问题，采取有效的方针和对策。
19 世纪末以来，科学技术的发展过程出现了新的动向——“科学—技术—工程—产业”一体化与双向互动发展的新动向，在科学技术发达的国家表现得尤为明显。一个方向是“科学→技术→工程→产业”。这个方向是从通信业开始的，无线电通信是人类通信技术史上一次伟大的飞跃，在社会经济发展的强烈要求下，无线电通信业迅速发展成为一种产业。进入20 世纪，以1942 年曼哈顿工程的实施为标志的大科学、大技术、大工程出现，人们对科学技术发展模式有了更深入的认识。科学技术成为引领新兴产业发展的革命性力量。另一个方向是“产业→工程→技术→科学”。工业革命发展史是这一方向形成的历史。为了发展产业的需要，科学技术研究的一个新事物——工业研究实验室（工程研究）应运而生。
在科学技术引领新兴产业发展的过程中，科技竞争的焦点前移到技术开发和基础研究阶段，关键是拥有核心技术和知识产权，拥有自主创新的能力。
在21 世纪，世界科学技术的发展酝酿着新的突破，新的科技革命和产业革命正在孕育之中。在信息科学、生命科学、物质科学、脑与认知科学、地球与环境科学、数学与系统科学以及自然科学与社会科学的交叉领域，正在形成新的科学前沿。生命科学的迅速发展，生物技术的飞速进步，农业、医药业、生态环境保护对生物科技的巨大需求，预示着生物产业将成为继信息产业之后的又一个影响广泛而深远的新兴产业。生物科技、认知科学和信息技术的结合，将使以深入开发人类智能为特征的智能产业成为可能。科学、技术、经济、社会的相互结合，有可能促生新的科技革命。
相对传统理解的科学，那些在传统学科中地位不明的边缘学科、交叉学科、综合性学科、横断学科等跨学科研究领域以及科学预测、技术评估、政策分析、管理研究、历史研究等软科学研究领域，是一类新的科学类型。新的科学技术的重大突破，将表现出集群发展的态势，新的学科群、技术群和产业群竞相崛起。通过多学科的渗透、融合，技术的交叉、集成，科学和技术跨领域的相互结合，体现了综合运用科学和技术手段解决复杂性问题的能力全面提高。最有代表性的是纳米技术、生物、信息和认知科学领域的深入、全面的融合。
当代科技发展表现为突破和融合。突破是在新的领域产生重大成果或以新一代科技成果取代原有的科技成果。融合就是组合、综合多种科技成果发展成为新的成果，产生新的功能。科技融合需要一定的条件：（1）以市场主导研究与开发；（2）广泛收集信息，随时掌握行业内外科技发展动向，横跨多个科技领域；（3）长期保持不同科技领域和不同产业间的沟通与合作，参与跨行业的研究开发。
对科学技术的宏观研究和微观研究的相互结合将成为新的趋势，科学研究的范式将发生重大变革，对生命现象和复杂性问题的新探索，将改变传统的以简单性和还原论为特征的思维方式，确立以复杂性和整体论为特征的新的研究范式。技术发展将从硬件技术转向软件技术，从有形产品的开发转向无形产品的开发，从侧重某些领域转向注重整体和集成。
对科学发展大趋势的预测，主要有：
第一，科学的学科结构重心将从物理科学转移到生命科学领域。所谓学科结构重心，指在学科结构中起核心作用的学科，它在一定时期影响着其他学科的发展方向，对其他学科起着典范和方法的作用，而且领先于其他学科发展。历史上，自然科学门类中的学科重心，曾经发生过从力学到物理学和化学的转移，当今则将发生从物理科学到生命科学的转移。生命研究领域，不仅是自然科学中学科交叉最多的研究领域，而且它同数学和社会科学的交叉也越来越引人注目。新科学的内容必定同解决人与环境的和谐、科学与人文的平衡、科学本身的系统整合等问题相联系。生命科学领域有最适合滋生这种新科学启蒙思想的沃土。
第二，跨学科研究与各学科知识系统的整合。科学突破往往产生在各学科各领域的边缘地带，而且，学科交叉也是实现科学知识系统整合的重要通道。跨学科的综合研究领域，特别是社会迫切需要解决的难题和自然系统的综合研究，涉及自然科学、技术科学、数学和社会科学的交叉。跨学科研究本身的交流和整合，要求科学理论标准化、科学仪器系统化、科学知识社会化。这些都有力地推动着科学知识的系统整合。
第三，新科学的生长点往往出现在科学自身发展的逻辑和社会需求的交汇点。社会不断向科学提出的生活和生产需求等方面的新问题，是推动科学发展的外部动力。学科交叉往往是产生新概念、新定律、新理论、新科学问题、新技术手段的生长点。关于科学的发展，学科本身的内在问题、实现变革的技术手段、社会需求、社会经济文化条件等都要考虑进去。
预测进入科学意味着把科学知识的社会运用看做科学内部的问题，因而价值成为科学理性的重要成分。恰当的科学社会利用问题应当包括在研究过程的内部，要求人们同时根据科学的利益和社会需要而进行自觉的规划而使科学合理化。
当前世界上的经济与科技发展态势是信息化、网络化、知识化、全球化。学科交叉融合加快，新兴学科不断涌现。科技发展的跨学科性日益明显，一些举世瞩目的重大科学问题几乎都是跨学科问题；许多学科之间的边界将变得更加模糊，未来重大创新将更多地出现在学科交叉领域，学科之间、科学与技术之间的相互融合、相互作用更加迅速，逐步形成统一的科学技术体系。
我国的科技创新系统存在着一定的问题，主要表现在：
第一，原始性创新欠缺。目前，我国科技自主创新能力不足，基础领域原始性创新的重大成果较少，为解决国民经济和社会发展的重大问题提供科学支撑还很不够，与社会发展需求之间存在突出的矛盾。科研基础设施落后，一些前沿研究、交叉学科研究领域的科研条件，在质量、数量上与国际水平存在10 年意识差距，显示我国基础研究能力薄弱。近年来，中国基础科学研究水平有了很大提高，但基础科研的产出率仍然很低，反映在每年发表的高质量、有影响力的研究论文数量很少。我国仅有15％的学科接近世界先进水平，85％的学科有较大差距。这样，就难以积极主动地进行自身结构的战略调整，而陷入被动；单纯靠跟踪模仿发展技术，会进一步拉大同世界先进水平之间的差距，过度的技术依赖比资金依赖、市场依赖具有更大的危险性。因此，必须加强自主创新，努力实现从以跟踪模仿为主向以自主创新为主的转变。
第二，技术创新能力弱。科技创新尤其是技术创新能力弱，经费投入低。科技经费投入比重小，强度低，滞后于经济增长。科技产出效率低，创新能力薄弱，影响力不大。许多产业的主体技术依赖进口，产业技术整体水平特别是高新技术与世界先进水平还有较大差距。高新技术产业化和产业的高技术化程度不高。关键技术自给率低，企业核心竞争力不强。国内拥有自主知识产权核心技术的企业仅为万分之三，在以自主知识产权为基础的国际科技竞争中处于弱势地位。企业技术创新主体地位尚未真正确立。企业整体研究与开发能力不足，技术改造、技术引进与技术创新脱节，忽视了在消化、吸收引进技术基础上的再创新。
第三，功利主义倾向严重。在今天，传统中过于严重的功利主义倾向仍然是制约科技创新的一个重要因素。这一点典型地体现在科研成果的评价体系之中。由于社会对科学技术的期望较高，对科学技术的研究和发展更多提出的是短期的目标，各种评价、考核指标往往围绕短期目标进行，而这些又和科学技术研究人员的各种利益直接挂钩。在这种氛围中，一些科技人员耐不住寂寞，产生急功近利、浮躁的情绪。这可能在短期的指标上有效，但对长远的科学研究特别是对真正的科学追求却毫无益处。
第四，创新人才不足。在现实中，存在着创新主体缺位、错位及主体之间相互分离等情况。科技资源和创新人才不能实现有效结合和配置是目前我国科技创新能力较弱的原因之一。科技创新人才尤其是高端人才匮乏，人才断层严重，缺少战略型科学家。我国万名劳动力中研究与开发人员仅有14 名，而日本为132 人，法国为124 人，韩国为74 人。国民科技素质偏低，不适应科技、经济和社会发展的需要。
第五，创新体制和氛围有待完善。科技创新的社会体制，是指整个科技创新过程的社会组织体制和制度。在宏观管理体制上尚未形成适应创新的决策体制和组织机制，体制分割严重地影响到国家统一意志的达成和重大科技创新活动的有效组织和实施，削弱了国家科技的组织动员能力和协同集成能力。在决策体制上，没有形成规范、科学的决策咨询机制，部门之间缺乏协调配合，难以在整体目标上形成协同、分工合作的机制，存在着以部门利益代替国家利益的倾向。政府与市场在创新中的互动关系还未完全建立。创新体系各要素相互作用及其外部环境不理想，尚未形成有利于科技人员创新的科技基础条件平台，实现科技资源的有效共享。相关的科技政策与产业政策、投资政策、贸易政策和消费政策之间没有形成有机的衔接，甚至存在相互矛盾和抵触的状况。
目前通行的课题管理制、业绩考核分配制、定岗定位、逐年考核淘汰等办法不适宜激励原始性创新活动，尤其是对以自由探索为主的基础研究和高技术前沿探索研究的科研团队。要调整相关的制度、政策和管理方式，鼓励自由研究，建立适应原始性创新的评价体系。存在着重项目轻基地和机构能力建设、重物轻人、重课题轻知识积累、重表面成果轻成果转化和应用的现象。创新于务实有待落实具体化，应当加大自由申请项目的力度和营造自主创新的环境。国家研究基金，应当特辟实践、务实中提出的课题。科学的发展来自问题的召唤。创新不排除借鉴别人的成果，但不能仅仅停留于借鉴。目前科研课题多是追随西方学术理论，自主提出课题自主研究项目少，几乎没有见到中国人自己提出的假说；模仿或偕同炒作西方者居多，独立见解或标新立异者几乎难以看到；多是封闭、单一学科的研究项目，而综合多学科或学科交叉的研究项目很少。国内学者的新见解、理论和分析方法，几乎多数是遵循“出口”或“出口转内销”的方式获得资金的投入而得到开展。科学研究就在于“以新奇制胜”，或以“不同”抢占“制高点”，其具体对策应当是鼓励“求异”，包容、尊重“不同”。
有学者指出，我国的自主创新一直受到来自两方面的干扰：“左”的干扰主要表现在把科技问题“泛政治化”，强调一切都从头做起；右的干扰主要表现在把国际上技术遏制与反遏制的严肃斗争看成是互通有无的买卖行为，同时看不起我国的自主开发能力，把科技发展的希望寄托在技术引进上。自主创新必须要有信心、胆识和谋略，立异标新，跨越发展，关键是完善产业链与营造创新环境。
创新需要良好的外部环境，包括社会保障体系、金融体系、风险资金运行机制，还需要良好的氛围。必须克服学术机构行政化倾向。不能用行政化的方式管理原始性创新活动，要克服学术机构行政化、学术研究盲目追随权威的倾向。
总体战略目标是：自主创新能力显著增强，科技促进经济社会发展和保障国家安全的能力显著增强，为全面建设小康社会提供强有力的支撑；基础科学和前沿技术以及基础研究综合实力显著增强，取得一批在世界具有重大影响的科学技术成果，进入创新型国家行列，为在21 世纪中叶成为世界科技强国奠定基础。
在科学技术的若干方面努力实现以下目标：
（1）掌握一批事关国家竞争力的装备制造业和信息产业核心技术，进入世界先进行列。
（2）农业科技整体实力进入世界前列，促进农业综合生产能力的提高，有效保障国家食物安全。
（3）能源开发、节能技术和清洁能源技术取得突破，促进能源结构优化，主要工业产品单位能耗指标达到或接近世界先进水平。
（4）在重点行业和重点城市建立循环经济的技术发展模式，为建设资源节约型和环境友好型社会提供科技支持。
（5）重大疾病防治水平显著提高，艾滋病、肝炎等重大疾病得到遏制，新药创制和关键医疗器械研制取得突破，具备产业发展的技术能力。
（6）国防科技基本满足现代武器装备自主研制和信息化建设的需要，为维护国家安全提供保障。
（7）涌现出一批具有世界水平的科学家和研究团队，在科学发展的主流方向上取得一批具有重大影响的创新成果，信息、生物、材料和航天等领域的前沿技术达到世界先进水平。
（8）建成若干世界一流的科研院所和大学以及具有国际竞争力的企业研究开发机构，形成比较完善的中国特色国家创新体系。
科技发展的指导方针是：自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来。
自主创新，就是从增强国家创新能力出发，加强原始创新、集成创新和引进、消化、吸收、再创新。自主创新，是新时期我国科学技术发展的战略基点，也是建设创新型国家的战略基点。
自主创新，是科技发展的灵魂，是支撑国家崛起的筋骨。没有自主创新，就总是受制于人，就难以在国际上争取平等地位。
重点跨越，就是选择一些重点领域和方向，特别是具有一定基础和优势、关系到国计民生和国家安全的关键领域，集中力量，重点突破，实现跨越式发展。
通过关键领域的突破实现技术跨越，在变化剧烈的科技革命中，发展中国家有可能在广泛吸收先进科学技术成果的基础上，发挥后发优势，实现局部超越。必须充分利用有限的资源，在重点领域实现非常规的跨越发展。
在统筹安排、整体推进的基础上，对重点领域及其优先主题进行规划和布局。重点领域是指在国民经济、社会发展和国防安全中重点发展、亟待科技提供支撑的产业和行业。优先主题是指在重点领域中急需发展、任务明确、技术基础较好、近期能够突破的技术群。
支撑发展，就是从现实的紧迫需求出发，着力突破重大关键技术和共性技术，支撑经济社会持续协调发展。科技的发展，必须把解决经济社会中紧迫的问题作为根本任务，为建设创新型国家提供有效保障。
引领未来，就是着眼长远，超前部署前沿技术和基础研究，创造新的市场需求，培育新兴产业，引领未来经济社会发展。
前沿技术是指高技术领域中具有前瞻性、先导性和探索性的重大技术，是未来高技术更新换代和新兴产业发展的重要基础，是国家高技术创新能力的综合体现。基础研究以深刻认识自然现象、揭示自然规律，获取新知识、新原理、新方法和培养高素质创新人才等为使命，是高技术发展的重要源泉，是引导未来科学技术发展的内在动力。
国家的竞争力，体现在经济、政治、科技、文化、军事等多方面，更取决于知识、技术和人才的积累。需要在基础科学和前沿技术领域作出超前部署，不断探索新的发展方向，提高持续创新能力，引领经济社会的全面协调可持续发展。加强基础研究是提升国家创新能力、积累智力资本的重要途径，是我国跻身世界科技强国的必要条件。加强前沿技术研究与开发，对提升国家科技创新能力、占领国际竞争的前沿阵地具有重要的战略意义。