之后，在王大珩先生的帶領下，長春光機所在建所不到6年的時間里，相繼研制出我國第一臺電子顯微鏡、第一臺高溫金相顯微鏡等一大批高水平的光學成果，史稱“八大件一個湯”（“八大件”指8種光學儀器，“一個湯”指融化態光學玻璃），一舉改變了新中國在光學領域一片空白的局面，奠定了我國國產精密光學儀器的基礎，也轟動了全國科技界。

上世紀60年代初，我國正處于三年經濟困難時期，但是為了鞏固國防，黨中央決定獨立自主地發展我國原子彈、導彈技術。其中，在靶場上建立大型光學彈道測量系統就是重要課題之一。對長春光機所來說，要接受代號為“150工程”這樣重大的項目，困難很多。

王大珩以極大的勇氣接受了任務，并親自擔任總工程師，從設計、加工工藝到裝配調試都親自過問，使整個工程從模型試驗到技術設計再到加工安裝調試順利完成。1964年10月16日，中國成功地爆炸了第一顆原子彈。王大珩和同事們研制的大型光學測試儀器在試驗中取得了令人滿意的結果。

1970年4月24日，我國成功發射了“東方紅一號”人造地球衛星，邁開了發展宇宙空間技術的步伐。王大珩參與衛星大總體工作，任設計組副組長。隨著我國空間事業的發展，對光學設備的要求也大大提高了。如返回式衛星裝備的對地觀測相機，要求高分辨率光學系統，既要能經得住自動拍攝震顫，又要長期保持正常工作，這個重擔又落在了王大珩和同事們肩上。經過努力，他們終于攻克了難關。當衛星返回時，相機帶回了拍攝的資料，成功看到了清晰的地面圖像。

1980年5月，我國向南太平洋發射遠程運載火箭試驗成功。“遠望號”航天測量船完成了火箭再入段的跟蹤測量任務。而他們使用的先進“武器”之一，就是王大珩率領的長春光機所研制的大型光學設備。這又是一個嶄新的課題。王大珩和他的同事們承擔起船用電影經緯儀和船體變形測量系統的研制任務。當時沒有任何資料可循，一切靠中國人自己的創造性。

談起創新的秘訣，王大珩認為是責任，他曾說：“科技工作者要做建設大軍里真正的排頭兵。這個排頭兵不僅是要找一條路，還要披荊斬棘，讓后面的建設大軍能夠跟上來。這個披荊斬棘，就是不斷創新。”