“两弹一星”工程是20世纪中叶中国实施的第一个大科学工程项目。原理和技术封锁、国内基础薄弱、苏联有限援助是该工程实施的三个特殊时代背景。高度计划、集中统一的社会体制又成为其独特的管理背景。实用思想至上、政治目标主导则成为其实施的文化背景。本文在综合分析以上背景的基础上,提出“两弹一星”工程在管理体制上最大的创新之处在于其打破一般大科学工程“行政+技术”的管理模式,在已有的两类管理要素中加入了政治要素,使政治、行政和技术有机结合,形成了灵活而高效的“三位一体”管理体制。这种体制的作用,通过总体任务的设定、相关学科的建设、科学研究的组织、工程制造的开展、人才的管理和质量的监控等一系列过程表现出来。而促进这种体制形成的动力机制,则是以实用思想为主导的科技价值观和政治功利性与科技功利性之间内部张力的推动。据此,本文比较了“两弹一星”工程与美国“曼哈顿”工程在管理体制、管理模式方面的共同点与差异之处,认为这两大科学工程在整体计划的基础上,分别存在着全国协同和市场调度两种不同的资源配置方式。造成其管理体制和管理模式区别的根本原因,则是大科学工程管理中政治要素所发挥的不同作用。