周恩来在组织各方力量，紧急部署抗震救灾工作的同时，还思考着如何加强地震科研、尽快解决地震预报等问题。他非常赞同李四光提出的地震可以预报的看法，要求加强研究，给后人留下地震预报的记录。4月7日和10日，周恩来两次约见地震科研人员，商讨地震预报问题。他反复强调地震预报的重要性和可能性，要求加强研究，对地震的形成、发展趋势等问题，尽量探索其规律，总结经验；对地震的各种现象，任何微弱的变化，都要记录下来，综合起来，用辩证的观点分析。争取从邢台地震中找出地震预报的头绪。按照周恩来的指示，地震科学工作者把邢台地震现场作为科学研究的实验场，相继开展了测震、地形变、地倾斜、地应力、地电、地磁、地下水及动物习性等多方面的观测实验工作，使地震预报工作进展加快，李四光负责的地下勘察队提前八小时就预感到了邢台3月22日的第二次地震，因为预报及时，死伤人数只有第一次的10%左右。
五、周恩来与“四个现代化”目标的提出
在中国领导人中周恩来是最早提出建设“四个现代化”目标的。他第一次提出四个现代化的概念是在1954年。该年9月召开了第一届全国人民代表大会，周恩来在会议上作了《政府工作报告》，报告中指出：“我国伟大的人民革命的根本目的，是从帝国主义、封建主义和官僚资本主义的压迫下面，最后也从资本主义的束缚和小生产的限制下面，解放我国的生产力，使我国国民经济能够沿着社会主义的道路得到有计划的迅速的发展，以便提高人民的物质生活和文化生活的水平，并且巩固我们国家的独立和安全。我国的经济原来是很落后的。如果我们不建设起强大的现代化的工业、现代化的农业、现代化的交通运输业和现代化的国防，我们就不能摆脱落后和贫困，我们的革命就不能达到目的。”这是新中国领导人第一次明确提出建设四个现代化的目标，显然最初选择的方向与后来的发展不尽相同，当时把工业、农业、交通运输业和国防作为现代化的基本内容，还没有意识到科技现代化的重要性。自1954年后，周恩来多次在不同场合提出过要实现四个现代化建设的宏伟目标，其内容越来越完善，终于为各界人士所接受并成为全国人民共同的奋斗目标。
1961年9月15日，中共中央在《关于当前工业问题的指示》中提出：“把我国建设成为一个具有现代工业、现代农业、现代国防和现代科学文化的社会主义国家。”这个提法比他在1954年第一次提出的“四化”内容，即“现代化的工业、现代化的农业、现代化的交通运输业和现代化的国防”又进了一大步。反映出周恩来这一代领导人试图摆脱苏联模式，走出一条适合中国国情的社会主义道路的努力。
周恩来对现代化内容的认识随着实践的发展不断地深化和修正，最主要的是他逐渐认识到科学技术现代化的重要性，不再把交通运输的现代化专门作为一项内容。他越来越认识到科技现代化对工业、农业、国防现代化的重大影响。1963年1月，周恩来在上海各界人士春节座谈会上明确提出了“科学技术现代化”的问题。他指出，我们要正确地认识科学技术现代化在社会主义建设中的重大意义，要使我国实现“四个现代化”，关键在于实现科学技术的现代化。同月底，他在上海科学技术工作会议上再次提出：“我们要实现农业现代化、工业现代化、国防现代化和科学技术现代化，把我们祖国建设成为一个社会主义强国。”这个提法已跟现在完全相同。
周恩来明确提出“四个现代化”的概念后，对其实现路径进行了深入的思考，其思想具体体现在周恩来在一系列会议中的专门讲话。
1963年9月6日至27日，中共中央在北京召开工作会议。会议着重讨论我国工业发展的方针问题，以及1964年国民经济计划、农村工作等问题。6日，周恩来主持开幕会，并就与1964年国民经济计划与1965年控制指标的相关问题作了说明。他指出：“中央赞同毛泽东主席关于从1963年至1965年作为一个过渡阶段的主张，三年过渡之后，我们打算搞一个十五年的设想，就是基本上建立一个初步的独立的国民经济体系或工业体系。然后再有十五年左右，在二十世纪内，建成一个现代化农业、现代化工业、现代化国防、现代化科学技术的社会主义强国。”
同年10月12日，周恩来向中共中央、国务院近期召开的五个专业会议的代表作报告。在讲到国内建设问题时说：“为建立起我国独立的工业体系和国民经济体系，实现四个现代化，我们需要摸索出一条在中国建设社会主义的道路。要求各系统、各部门在执行计划时，必须做到，全面安排，综合平衡，抓住重点，稳步前进；自力更生，奋发图强，艰苦奋斗，勤俭建国；统一计划，分级管理，依靠群众，发掘潜力。在农业方面，要抓好全国八百余个提供商品粮和经济作物的重点县的调查；在工业交通方面，要抓好占全国工业总产值80%以上的一百余个重点城市的调查，这样我们就能够研究出一个工业的重点、工业交通的布局和工业发展的方向。”这就把有效完成国民经济计划与实现“四化”有机结合起来。
1964年12月，周恩来在第三届全国人民代表大会第一次会议上作的《政府工作报告》中，完整地正式地向全国提出了“四个现代”的目标。他概述了我国农业、工业、财政贸易、文化教育等方面已经取得的巨大成就，宣布调整国民经济的任务已经基本上完成，整个国民经济将要进入一个新的发展时期。他明确提出：今后发展国民经济的主要任务，“就是要在不太长的历史时期内，把我国建设成为一个具有现代农业、现代工业、现代国防和现代科学技术的社会主义强国”。与此同时，他还提出了“两步走”的设想，即第一步，建成一个独立的比较完整的工业体系和国民经济体系；第二步，在本世纪内，全面实现农业、工业、国防和科学技术的现代化，使我国经济走在世界的前列。
可惜，周恩来的美好设想被很快掀起的“文化大革命”打断了。1974年，邓小平代周恩来主持起草在第四届全国人民代表大会的《政府工作报告》，原周恩来身边工作人员参加了起草工作，提议在报告中把周恩来关于“四个现代化”建设的一贯思想，作为经济部分的重点来写，与第三届全国人民代表大会周恩来的《政府工作报告》相衔接。邓小平采纳了这个建议。1975年1月，在四届全国人大一次会议上，周恩来抱病宣读了这个报告，时隔十年后再次重申了“四个现代化”的奋斗目标。
第三节 新一届国务院的组成及其变动
一、第三届全国人民代表大会的筹备和召开
1964年底，我国经历了三年困难时期后的调整巩固充实提高，已经基本实现了国民经济的好转，各项经济指标均恢复到“大跃进”之前的水平。第三届人大会议召开前夕，周恩来为会议的筹备和新一届政府的组成做了大量工作。他一边开始着手编制国家“三五”计划草案和开展三线建设的布局，一边认真准备在人大会议上作好政府工作报告，还花了很多时间和精力多次同各方面商议机构调整和人事安排的方案，希望这次会议和新组建的政府能够总结前几年的经验教训，能够适应国家经济形势的发展，为今后的发展指明方向。
在第三届全国人大会议正式召开之前，1964年12月15日中共中央政治局会议专门讨论了周恩来将向第三届全国人大第一次会议作的《政府工作报告》稿。12月17日，周恩来主持国务院第151次全体会议。在会上对准备向全国人大作的《政府工作报告》的内容作了说明。会议基本通过《政府工作报告》稿，会议还通过关于撤销达赖·丹增嘉措的西藏自治区筹备委员会主任委员和委员职务等决定。同日，周恩来约国务院主管政法、内务、文教、财贸、农林、外事、工业交通和国防工业的八个办公室负责人商议国务院组成人员名单。次日，周恩来在第20次最高国务会议上就《政府工作报告》中的一些问题作了专门阐述，他阐明了社会主义建设中的农轻重关系问题、自力更生与国际经济合作问题、勤俭建国等问题。会议原则上批准了周恩来的这一报告稿。
1964年12月21日至1965年1月4日，第三届全国人民代表大会第一次会议在北京召开。12月21日和22日，周恩来连续两天在会上作《政府工作报告》。他的报告共分三个部分：第一部分是国民经济的成就和今后的建设任务；第二部分是社会主义革命和人民民主统一战线；第三部分是国际形势和我国的对外工作。他在会上正式提出了我国建设四个现代化的总目标和两步走的发展战略。他明确提出从第三个五年计划开始，第一步用15年时间，在1980年以前建成一个独立的、比较完整的国民经济体系；第二步在20世纪内，全面实现农业、工业、国防和科学技术的现代化。这是当时中国领导人所提出的发展国民经济的宏伟远景设想。
周恩来特别指出：“为了今后国民经济的顺利发展，一定要注意处理好以下几种关系，首先是农业、轻工业、重工业的关系。”“应该按照农、轻、重的次序来安排。
必须更好地执行以农业为基础、工业为主导的发展国民经济总方针。各行各业都应该面向农村、为农业服务。重工业部门首先应该为农业提供越来越多的机械、化肥、农药、燃料、电力、水利灌溉设备。为了实现这一要求，进一步加快重工业首先是基础工业的发展，是完全必要的。”这样，就在保证以国防军事工业为重点的“三线建设”的同时，坚持强调了农业的重要地位，对今后的国民经济健康运行和平衡发展具有积极指导意义。在周恩来的报告中还提到了“各级机关必须革命化、各级干部必须革命化的问题。”他指出：“各级机关必须精干，报表、文件和会议必须大大精简。各级干部必须深入基层，大兴调查研究之风，认真贯彻群众路线”。会后根据《政府工作报告》的这一精神，国务院进行了机构调整。
1965年1月4日下午，第三届全国人民代表大会第一次会议在圆满完成了各项议程后胜利闭幕。大会一致通过了周恩来总理作的《政府工作报告》，批准国务院提出的1965年国民经济计划主要指标和1965年国家预算的初步安排。大会号召，全国各族的工人、农民和知识分子，各民主党派和民主人士，爱国的民族资产阶级分子，爱国侨胞和其他一切爱国人士，更加紧密地团结起来，巩固和发展人民民主统一战线，在中国共产党和毛泽东主席的领导下，继续发扬奋发图强、自力更生的英雄气概，为争取在不太长的历史时期内，把我国建设成为一个具有现代农业、现代工业、现代国防和现代科学技术的伟大强盛的社会主义国家而奋斗。
第三届全国人民代表大会选举刘少奇为国家主席、宋庆龄、董必武为副主席；朱德为人大常委会委员长，彭真、刘伯承、李井泉、康生、郭沫若、何香凝、黄炎培、陈淑通、李雪峰、徐向前、杨明轩、程潜、赛福鼎·艾则之、林枫、刘宁一、张治中、阿沛·阿旺晋美、周建人等18人为副委员长。杨秀峰当选为最高人民法院院长，张鼎丞当选为最高人民检察院检察长，大会还通过了刘少奇主席提出的国防委员会副主席、委员人选。
在这次大会上，组成了新一届中央人民政府。会议根据刘少奇主席的提名，决定周恩来为国务院总理，同时通过了周恩来总理提出的国务院副总理、秘书长，各部部长、各委员会主任等国务院组成人员的人选。这是新中国成立以来周恩来组建的第三届国务院，这届国务院副总理为：林彪、陈云、邓小平、贺龙、陈毅、柯庆施、乌兰夫、李富春、李先念、谭震林、聂荣臻、薄一波、陆定一、罗瑞卿、陶铸、谢富治等共16人，周荣鑫为任命为国务院秘书长。
在第三届全国人大第一次会议胜利召开的同时，中国人民政治协商会议第四届全国委员会第一次会议也于1964年12月20日至1965年1月5日在北京召开。会议由全国政协主席周恩来主持，会议通过了政协第四届全国委员会第一次会议决议，同意郭沫若副主席关于第三届全国委员会常务委员会工作报告，拥护周恩来总理在第三届全国人民代表大会第一次会议上所作的政府工作报告。会议还通过了关于提案审查的决议。会议一致推举毛泽东主席为中国人民政治协商会议第四届全国委员会名誉主席，选举周恩来为政协第四届全国委员会主席，选举彭真、陈毅、叶剑英、黄炎培、陈叔通、刘澜涛、宋任穷、徐冰、高崇民、蔡廷锴、韦国清、邓子恢、李四光、傅作义、滕代远、谢觉哉、沈雁冰、李烛尘、帕巴拉·格列朗杰、许德珩、李德全、马叙伦等22人为政协第四届全国委员会副主席。这次全国人大和全国政协会议的同时召开，使我国两会机制得以进一步巩固，使国家在民主化进程中又迈出了坚实的一步。