就在中国国防尖端事业突飞猛进之时，文化大革命爆发了。
在一次关于两弹结合试验的会议上，聂荣臻要求，试验不能因为文化大革命而停下来，要防止有些人思想不集中而影响产品质量，导致试验失败。试验前要进行一系列质量检查，不光“两弹”本身，还有外单位的协作件，主要是各种仪表，都要仔细检查。
李福泽提出，基地有人要求，也要像地方那样，放手搞大鸣、大放、大字报、大辩论。他问怎么办。
聂荣臻说：“我在不久前召开的中央军委常委会上提出，试验基地不搞‘四大’，只搞正面教育。中央军委马上就要发出国防科委所属基地进行正面教育的通知，你们回去，要力争使基地的形势保持稳定。另外，核试验基地在进行完两弹结合试验后，可能很快就要搞氢弹试验，张蕴钰你们的任务，一个接一个，更要保持部队的稳定，不能出乱子。”
张蕴钰等点头称是。李觉汇报说，二机部已经乱了套，有些核科学家受到冲击。钱学森汇报说，七机部情况也很不妙。
聂荣臻叹口气说：“二、七机部和中国科学院的情况，我专门向总理报告一次，请总理想想办法。”
文化大革命爆发后，需要周恩来出面的地方很多，他小心翼翼地维护着乱局，尽力将损失降到最小。
这个时候，他仍然十分关心两弹结合试验，因为他深深知道，这将是中国看家的东西。如果此时不搞，不知将来会怎样。
核弹头即将从青海金银滩启运，二机部担心现在红卫兵大串联，造反派横行，有人要上车检查运输核弹头的专列。电话里请示周恩来，怎么办？周恩来口气严厉地说：“绝对不行！要专门发一个布告：这趟专列不许任何人登车，不准随便靠近和检查。另外，要武装保卫，如有人胆敢强行登车，可以采取一切手段制止！”
有关部门按照周恩来指示，果真发了一个十分严厉的布告。核弹头专列运输过程中，所幸没出什么乱子。
1966年10月8日晚上，在人民大会堂福建厅召开了又一次中央专委会，听取国防科委副主任张震寰关于两弹结合试验准备工作汇报，研究部署两弹结合“热”试验的工作和安全问题。
张震寰汇报完后，周恩来说：“我想起一个地方。有图纸吗？”
工作人员过来，把一张图纸摊在周恩来面前的地毯上，众人都围拢过来，周恩来指着一处地方说，弹道下面，甘肃红柳园的这一万多居民，他一直放心不下。他问试验技术协调组组长谢光选：“落到那个地方的可能性有多大？”
谢光选一下子也说不清楚，回答道，这需要计算一下。周恩来说：“那就抓紧计算，数据要可靠。”
会议即将结束时，周恩来神情严肃地总结道：“我多次说过，这次两弹结合试验，安全问题是一个关键，美国是在海上搞，苏联是在西伯利亚搞，法国还没有搞，我们是在自己的大陆上搞，不能出乱子。试验弹要严格检查，一切工作都要百分之百没有问题才行，各种因素都要考虑到，弹着区要保证安全，人员尽量撤远一些。这次试验，我提议，仍然由张爱萍同志前去指挥。”
与会众人都怔怔地望着周恩来。有人小声提醒：“总理，张爱萍因为包庇罗瑞卿，同情刘少奇、邓小平，靠边站了。”
周恩来愣了好一阵，能看出他内心的痛苦和无奈。人们都望着他。周恩来叹口气，重新作了调整：“这次试验，由国防科委张震寰负责，李觉、钱学森参加。”
在两弹结合“热”试验前的20天内，为了确保万无一失，先后进行了三次“冷”试验，并且有一次试验故意炸毁了一枚导弹。
1966年10月7日17时31分，在导弹试验基地新建的野战发射场，一枚“东风二号甲”载着模拟核弹头拔地而起，朝预定方向飞去。
这次发射的目的，就是为了检验安全自毁系统是否可靠。和以往不同，过去发射时，人们老是提心吊胆，害怕失败，而这次是故意要它失败，并且就怕它不失败。
导弹起飞后，一切正常。飞行大约一分钟后，地面发出炸毁指令，只见导弹随即凌空爆炸，炸毁的弹体残骸碎片“噼噼啪啪”掉在几公里范围内。
随后，又连续进行了两次“冷”试验，也就是发射了两枚不装核材料的普通弹头。两发模拟核弹头飞行正常，引爆控制系统工作可靠，并在弹着区内预定的高度按程序起爆了炸药部件，从而进一步检验了导弹以及爆炸控制系统的可靠性。
1966年10月20日夜，在人民大会堂福建厅召开了两弹结合试验前的最后一次中央专委会。没有被打倒的中央专委委员都到会了。与会者等了很长时间，到晚上九时半，周恩来和叶剑英才匆匆进来。这是叶剑英头一回参加中央专委会。见周恩来进入，众人都站起身来迎接。周恩来抬手示意大家坐下，说：“今天的会议，我把叶参座请来了，请他以后多管管专委的事。”
这时，一位女服务员端来一小碗面汤、两个包子，放在周恩来面前。叶剑英对大家说：“总理还没吃饭呢。”又转向周恩来道：“总理，吃完再开会吧？”
周恩来说：“你们先说，我边吃边听。”
接下来，就由张震寰汇报“冷”试验的结果，然后由钱学森汇报“热”试验的准备情况。他们汇报完之后，谢光选报告说，弹头落到红柳园那个地方的可能性，经过计算，得出的数据是，十万分之六。
周恩来思考片刻，道：“十万分之六……毕竟那是一颗原子弹，毕竟下面是一万多居民，为了安全起见，发射那天，还是都撤出去。”
众人都在各自的笔记本上记录。这时候和第一颗原子弹爆炸前相比，保密方面相对松了一些。
会议期间，周恩来加重语气道：“总之，这次试验是空前的大会战，只许成功，不许失败！因为只能进行一次，一定要百分之百的完成。从领导到每个人，都要更加细心，保证地面上没问题，操作中不出问题，坚决消灭掉人为的差错。凡想到的问题都要检查到，一切缺陷都要弥补好，要做到所有检查结果都没有问题，尽最大努力使试验获得成功。在该做的都做好之后，也要敢于冒一定风险，无限风光在险峰啊，要沉着地打好这一仗。另外，发射前，要让部队好好休息，搞好伙食。叶参座，请你给大家讲讲。”
叶剑英点点头：“同志们，这次试验搞成功，会在国内外引起很大震动。过五关斩六将，‘热’试验是最后一关，一定要检查得更仔细，连一个螺丝钉都要检查到，提出一百条、若干条方案，坚决杜绝疏忽大意。”
叶剑英讲罢，周恩来又提出，请聂荣臻说说。聂荣臻道：“我深信我们的科学家、工程技术人员和基地的同志，都具有高度的负责精神。听了各方面的汇报，我认为我们的设计工作做得是扎实的。我们‘东风二号甲’导弹已经多次试射，具有良好的可靠性，发射成功率是经得起考验的。再说，为了使我们国家的导弹能够真正成为具有强大作战威力的武器，也必须趁早进行两弹结合试验。为了使同志们增强信心，使各项工作力争做到万无一失，我决心——决心到现场去主持这次试验。请中央批准！”
聂荣臻的话引起一阵轻微的骚动。也许没有人会想到，聂荣臻主动要求到第一线去指挥。
周恩来满意地点点头：“有聂老总去亲自主持，我们更感到放心了。”
人们鼓起掌来。会场的气氛一下子变得轻松了。
