由于国际形势的变化，1964年5月15日至6月17日，中共中央在北京召开工作会议，决定进行国家的“大三线建设”。根据李富春同志1964年9月21日在全国计划会议上的讲话，“大三线建设”是指西南和西北地区。后来三线的范围有所扩大，1971年国家计委又把它解释为“长城以南，京广线以西的广大地区”。凡属“大三线建设”地带，省区范围自己划定的三线地区，称为“小三线建设”地区。 　　
    中共中央和毛泽东认为，如果一旦发生战争，东北和沿海地区的工业基础，就是首当其冲的前沿攻击目标，因此，必须建立新的战略后方基地。中国的大西南和大西北，深居祖国内地，地势险峻，矿产资源与能源资源丰富，是较为理想的后方基地。国民经济建设必须立足于战争，从早打、大打出发，积极备战，把国防建设放在第一位，一切为了备战，这是“三线建设”的基本出发点。后来毛泽东进一步提出“备战、备荒、为人民”与“深挖洞、广积粮、不称霸”的战略方针。1964年8月初，国务院在北戴河召开年度计划座谈会，李富春、薄一波在会上传达了毛泽东的意见，要求国务院所属各部在月底提出迁厂计划。8月中旬，中央书记处召开会议，讨论研究“三线建设”问题。会议决定：“首先集中力量建设三线，在人力、物力、财力上给予保证，新建的项目，都要摆在三线，立即进行勘察设计，不要耽误时间。沿海能搬的项目要搬迁；一、二年不能见效的续建项目一律缩小建设规模。”10月30日，中央批准了1965年国民经济年度计划，这个计划的基本指导思想是：争取时间，大力建设战略后方，防止帝国主义发动侵略战争。 　　
    1965年3月开始，青海执行中央“三线建设”的方针，先后从上海、山东、黑龙江等地向青海迁建了以生产铣床和重型车床为主的机床制造企业；从河南、辽宁、天津等省市迁来了以生产大型拖拉机、内燃机为主的拖拉机、内燃机制造企业；从上海、江苏、河南、北京等地迁来了一批电机、电器制造、轴承、标准件制造工业企业。 　　
    1965年齐齐哈尔第二机床厂、济南第一机床厂迁来青海，包建青海第一机床厂和第二机床厂，当年就投入了生产。同年，第八机械工业部决定在西宁地区新建大型拖拉机制造基地，将上海第二汽车齿轮厂全部设备、人员迁至西宁，之后随着天津拖拉机厂，南昌齿轮厂等部分力量迁来青海，共同组建成青海齿轮厂；鞍山红旗拖拉机厂内迁青海，包建青海拖拉机厂；天津动力机厂内迁青海，包建青海柴油机厂；洛阳拖拉机厂内迁青海，包建青海锻造厂、青海铸造厂、青海工具厂；洛阳轴承厂迁来青海，建设青海海山轴承厂；北京微电机厂、天津微电机厂迁来西宁，建立青海微电机厂；从上海力生机器厂内迁部分人员和设备充实了青海通用机械厂。从洛阳、天津内迁一批工人充实建成青海农牧机械厂。 　　

    第三个五年计划期间，从内地共迁入或部分迁入青海的机械工业企业等31个和一批职工，在青海组建工厂企业19个（见表12）。

　上述19个工厂企业，共迁入职工1.08万人，包括家属在内2.5万余人。“三线建设”为青海机械工业奠定了基础。 　　
    青海的“三线建设”除机械工业外，还有冶金工业、有色金属冶炼和加工工业、基本化学工业、国防工业、铝制品加工工业、制药工业等。 　　
    1965年东北本溪钢厂迁来一部分设备和人员，在青海建立特殊钢厂，建厂时定名为冶金工业部青海“五六厂”，1972年8月经国务院决定改名为“西宁钢厂”。 　　
    民和镁厂是国家重要的有色金属冶炼和加工企业，1966年开始筹建，1970年正式列为冶金部第四冶金建设公司的项目，经过长期建设，成为中国产镁基地。光明化工厂和黎明化工厂，属于基本化学工业企业，是青海化工行业骨干企业。1965年光明化工厂从吉林、辽宁迁来青海，开始建设，1971年投入生产。1965年黎明化工厂由吉林化学工业公司、沈阳化工厂、沈阳油脂化工厂、京西化学公司、天津化工厂、大沽化工厂、北京化学研究院、上海化学研究院、太原新华化工厂内迁建成。内迁企业组建的还有青海制药厂、青海铝制品厂和一部分手工业工厂。 　　
    青海的国防工业在“三线建设”中先后建立了水中兵器、常规兵器、军用电子产品等6个军工企业，形成了具有一定规模的青海国防工业。还先后试制生产了有线通讯器材、高空测量仪、扬声器、家用电器、半导体制冷系列产品、太阳能系列产品、民用爆破器材等几十种民用产品。 　　
    由于中央从人力、物力、财力上的大力支援和有关部门与广大职工的积极努力，“三线建设”取得了一定成绩。但由于“文化大革命”的干扰，企业必要的管理机构和规章制度受到冲击，大批管理人员和技术人员被下放，企业管理混乱，生产不顾社会需要，片面追求产值；产品质量下降，利润减少，亏损增加。1968年省属14家主要机械工业企业亏损企业8家，亏损额804万元，盈亏相抵后，净亏损150万元。 　
    由于受到“进山、分散、隐蔽”方针的影响，一些企业布局不合理。西宁钢厂建厂期间，把5个主体生产车间的布局由平地移至山沟内，“边勘察、边设计、边施工”，结果刚刚建设起来的锻钢车间厂房基地下沉，主柱倾斜，后经冶金部组织专家论证，决定将车间移至平地，造成极大浪费，严重影响了生产的发展和经济效益的提高。 　　

    七、计划执行 　　

    （一）农业 　　

    “文化大革命”开始后，错误地认为“发展多种经营就是发展资本主义，把社员的自留地、自留畜、自留林木和家庭副业等都说成是“资本主义尾巴”而被割掉。在农村所有制形式上，违背生产关系一定要适合生产力发展的规律，又一次提出“升级过渡”，走“一大二公”的老路，挫伤了农民群众的积极性。1970年粮食产量12.98亿斤，完成计划的72.11％；比1965年下降3.28％。油料产量5140万斤，完成计划的57.13％；比1965年下降23.43％。农业生产又一次跌入“低谷”。在“左”倾思想指导下，1967年10月28日，省革命委员会下令废除了在牧业区行之有效的生产责任制，批判“包产到户”，“两定一奖”和“推行畜群生产组”的制度，明确规定“再不搞奖赔”办法，取销“定息和牲畜报酬”，使畜牧业生产陷入混乱状态。 　　
    1968年10月31日，省革委会发出《关于牧区划分阶级成分的安排意见》，批判“不斗不分不划阶级”和“牧工牧主两利”的正确政策，提出在牧区应划分“牧主、富牧、中牧、贫牧四个阶级”成分，“牧主和富牧是打击对象”，并规定“牧主和富牧以县为单位计算，一般应占牧民总人口的10％，总户数的8％为宜”。1969年2月14日，玉树藏族自治州在7个公社、29年生产队、805户、3008人中进行了划分阶级成分的试点工作，引起了藏族人民的不安。与此同时，省革委会命令在牧区普遍推行体制调整，将乡一律改为公社，相当大队一级的公社一律改为生产大队，按照农业区的办法，实行政社合一的管理体制。省革委会以原来的生产队规模小，多是“亲戚队”、“家族队”，不利于开展阶级斗争为理由，社队规模又一次打乱合并，全省牧业公社由“文化大革命”前的1354个合并成159个公社。社的规模多达400户。1970年全省牲畜总头数达到1747.31万头，完成计划的79.42％，比1965年增长17.03％，年均增长3.19％。猪达到42.21万头，完成计划的42.41％，比1965年下降20.61％。　　

    （二）工业 　　

    把工厂企业必要的合理的规章制度视为生产力发展的“管卡压”而被废除，工厂随着“斗批改”的进行而陷入无政府状态。由于大批“唯生产力论”、“利润挂帅”、“物质刺激”，大大挫伤了工人的生产积极性。1970年完成工业产值5.51亿元，完成计划的55.12％，比1965年增长1.29倍，年均增长18％。然而许多工业部门的产值下降，按可比价格计算，1970年与1965年相比：石油工业下降18.6％，年均下降4.02％；有色金属工业下降11.52％，年均下降2.4％；森林工业下降38.91％；年均下降9.39％；纺织工业下降12.16％，年均下降2.56％。工业部门的全员劳动生产率，由1965年的7568元，1970年下降为6798元，下降10.17％。其中石油工业下降29.75％，煤炭工业下降41％，纺织工业下降31.26％。 　　
    1970年完成的主要工业产品产量：钢3.05万吨，完成计划的30％；钢材1万吨，完成计划的24.35％；拖拉机150台，完成计划的15％；原煤112万吨，完成计划的73％，比1965年增长77.77％；发电量2.64亿千瓦时，完成计划的35.20％，比1965年增长2.11倍；原盐10.94万吨，完成计划的1.09倍，比1965年增长82.94％；水泥2.87万吨，完成计划的47.84％，比1965年增长1.06倍；石棉1.19万吨，完成计划的47.70％，比1965年增长97.87％；化肥1.43万吨，完成计划的8.9％，比1965年增长12.53％。机制纸及纸板1684吨，完成计划的33.68％，比1965年增长3.78倍。多数产品未完成计划。 　　

    （三）基本建设 　　

    “三五”期间基本建设累计完成投资11.57亿元，超过原计划的1.29倍。其中国家预算内投资10.72亿元，占92.61％；国家预算外投资8548万元，占7.39％。新增固定资产7.15亿元，固定资产交付使用率62.16％。投入多，效率低。 　　
    在总投资中，中央项目投资6.42亿元，占55.49％；地方项目投资5.15亿元，占44.51％。在投资总额中，生产性投资9.3亿元，占80.35％；非生产性投资2.27亿元，占19.65％。在完成的总投资内：工业投资8.33亿元，占72％，比原计划比重上升38％；农业、畜牧业、林业、水利及气象投资7267万元，占6.27％，比原计划比重下降37.13％；交通邮电投资10049万元，占8.68％，比原计划比重上升1.68％；商粮贸投资3329万元，占2.88％，比原计划比重下降0.36％；文教卫生投资3283万元，占2.84％，比原计划比重下降5.6％；城市建设投资1104万元，占0.95％，比原计划比重下降3.0％；行政及其它投资7372万元，占6.37％。 　　
    “三五”期内基本建设投资项目3643个，其中大中型项目16个；竣工投产项目2958个，其中大中型项目12个。建设项目投产率81.20％，其中大中型项目投产率75％。“三五”期间共施工建筑面积484.85万平方米，竣工面积318.94万平方米，竣工率65.8％。在基本建设过程中盲目建设了一批原材料无保证，生产工艺落后，产品技术性能低的工厂。 　　
    1969年5月省革委会决定建设青海钢铁厂。最初确定年生产规模为：铁1万吨，钢5万吨，钢材3.5万吨。在无矿石的情况下，从山西省长途运矿石。1970年6月建成第一号高炉，1975年9月建成炼钢轧钢车间。因为没有原料，钢铁厂不能运行，1979年被迫关闭。9年累计投资6779.6万元，生产铁4.4万吨，钢材2.1万吨，产值1935万元，除去基本建设投资，亏损2697.9万元，再加上流动资金和维修费，共损失国家资金9827.5万元。1970年在尚无正式地质报告的情况下，省革委会决定采用“边勘探、边设计、边施工、边生产”的四边方针，开展矿山建设。建设黄南藏族自治州夏卜浪铅锌矿，确定年采矿石3.25万吨的规模，开采年限16年。1978年至1980年，3年生产含铅量1065吨，含锌量515吨，累计投资3900万元，工业产值312.7万元。1982年因铅锌矿资源枯竭而关闭。 　　

    （四）交通与邮电 　　

    为了备战，国家加快了青藏铁路的建设，1970年比1965年新增加铁路通车里程258公里。青藏铁路通到哈尔盖后，加速向格尔木挺进。1970年公路通车里程达到1.26万公里，比1965年增加603公里。其中有路面里程为7244公里，比1965年增加601公里；高级次高级路面367公里，比1965年增加185公里。1970年邮路总长度达到3.2万公里，比1965年增加1.78万公里。邮电业务总量，1970年达到444.87万元（1970年不变价），比1965年增加85.29万元。 　　

    （五）文教卫生 　　

    1970年高等院校3所（民族学院、畜牧兽医学院、医学院）比1965年增加2所；中等专业学校9所，比1965年减少5所；普通中学49所，比1965年增加19所；小学3097所，比1965年减少2750所。1970年电影院36处，比1965年增加4处；电影放映队318个，比1965年增加144个；文化馆站35个，比1965年增加5个。1970年广播发射能力316千瓦，比1965年增加291.5千瓦；农村有线广播站42个，比1965年增加12个。1970年医院病床数8212张，完成计划的96.83％，比1965年增加1578张。 　　

    （六）人民生活 　　

    由于粮食、油料和猪的生产比1965年都出现了负增长，大小牲畜和工业生产未完成计划，许多工业部门的产值和劳动生产率下降，各族人民的物质生活没有得到提高。1970年全省全年每人平均粮食消费量393斤，比1965年减少4斤，其中城市居民减少12斤，农民减少2斤；每人平均食用植物油4.9斤，比1965年减少0.95公斤，其中城市居民减少1.5公斤，农民减少0.7公斤；每人平均猪肉消费量2.9公斤，比1965年减少0.5公斤，其中城市居民减少1.6公斤，农民减少0.1公斤；每人平均羊肉5.5公斤，比1965年减少1.95公斤，其中城市居民增加2.35公斤，农民减少3.25公斤。1970年常住居民平均消费品购买力122.92元，比1965年只增加1.77元，其中城镇非农业居民平均购买力367.24元，比1965年增加4.43元；农业居民购买力50.15元，比1965年增加4.5元。