作为核武器研究所理论部主任和中国原子弹理论设计的总负责人，他一方面办起“原子理论扫盲班”，亲自讲课、辅导并组织翻译、学习外文资料，一方面思考原子弹研制的主攻方向。

他正确地选定了中子物理、流体力学和高温高压下的物质性质三个方面作为主攻方向并运用算盘这样简单的工具进行相关的繁重数学计算。在原子弹总体力学的计算中，有个参数即原子弹爆炸时内部所要达到的大气压的数值对探索原子弹原理有着决定性的重要作用，为此，邓稼先带领他领导的一班青年人夜以继日地轮班进行紧张的计算，用特性线法得出了与苏联专家结论完全不同的突破性结论。该结论最终被从苏联回国的物理学家周光召从物理学的角度科学地加以证实，从而成为指导原子弹研制的具有重大应用价值的关键性理论成果。

研制原子弹成功后，从1965年起，邓稼先又奉命率原班人马与从原子能所调入的于敏率领的研究队伍合作，开始了氢弹理论设计任务，仅用不到一年的时间就提交了被外国人称为“邓－于方案”的突破氢弹原理的方案，使中国的氢弹研制工作迅速向前推进并取得爆炸理论的成功。

无私奉献

邓稼先在大漠深处长年风餐露宿，艰辛地度过了整整10年的单身汉生活。工作中，他总是不顾个人安危。从第一次核试验起，他就形成了亲临第一线的工作模式。1979年，在一次航弹试验时，因降落伞破裂，原子弹从高空坠落地上。为了避免毁灭性的后果，他竟冒着生命危险一个人抢上前去，抱起摔破的原子弹碎片仔细检验，由此受到致命的核辐射伤害。尽管如此，他仍然继续带病工作，直到1985年才因癌症而被强行安排住院治疗。病榻上，他平静地说:“我知道这一天会来的，但没想到它来得这样快。”弥留之际，他还用生命的智慧和最后一丝力气，与于敏合著了一份关于中国核武器发展的建议书，向祖国献上了一片赤诚。

在邓稼先去世前不久，组织上为他个人配备了一辆专车。他只是在家人搀扶下，坐进去转了一小圈，表示自己已经享受了国家所给的待遇。

邓稼先逝世后，世界著名物理学家、诺贝尔奖获得者杨振宁博士，曾特地撰文悼念他这位相交半个多世纪的挚友:“邓稼先是中华民族核武器事业的奠基人和开拓者。张爱萍将军称他为‘两弹元勋’，他是当之无愧的。……邓稼先是中国几千年传统文化所孕育出来的有最高奉献精神的儿子……。”