在蘇聯歷屆領導人中，對華提供援助最多且質量最高者是赫魯雪夫。
1953年3月史達林突然去世，9月，赫魯雪夫擔任蘇共中央第一書記，急需得到中（共）國黨的支持。據俄羅斯解密的檔案記載，1954年9月赫魯雪夫首次來華前主持召開蘇共中央主席團會議，決定對華大幅增加援助
作為禮物。果然，在這次來華參加中（共）國成立5周年慶典期間，赫魯雪夫改變了史達林過去的大國沙文主義做法，廢除了中蘇關係中一些不平等約定，議定從旅順撤軍和交還基地。對於提供常規武器，蘇聯也改變了史達林時期主要提供已淘汰的舊品的做法，改為提供現役新裝備樣品和生產技術。
在中（共）國第一、第二個五年計劃時期，蘇聯援華的重點是稱為「156項」的基礎工業設施建設。這些項目的機器設備，主要是以貨物貿易而不是以貸款交付的，而提供技術是免費的。1952年中（共）國制定「一五」計劃時，史達林同意幫助建設141項重點工程，1954年赫魯雪夫又追加15項並提升質量，成為奠定中（共）國工業化基礎的著名的「156項」。後來落實的工程共150項，其中44項是軍工企業，包括陸海空三軍各種主戰裝備的製造廠。
這樣，在不到10年時間內，中（共）國以幾十億元人民幣費用就建立起配套的國防工業基礎，在世界近現代歷史上創造了成本最低和規模速度空前的紀錄。
赫魯雪夫時代對中（共）國提供的最重要的援助，是幫助建造核彈、飛彈生產企業和相應技術。1956年東歐出現反對蘇聯控制的波蘭、匈牙利事件，1957年6月蘇共黨內莫洛托夫等元老又要求推翻赫魯雪夫，赫魯雪夫在掌握軍隊的朱可夫主持下打倒了多數中央主席團成員，卻未擺脫內外交困的處境。
同年7月上旬，赫魯雪夫派主席團委員米高揚來華介紹情況，希望中共中央對他表示支持。毛澤東連夜主持開會研究，中共中央最後決定為照顧中蘇關係，並考慮到赫魯雪夫是當時蘇共領導中比較好打交道的一位，公開表態支持蘇共中央的決定。鑑於赫魯雪夫在政治上有求於中（共）國，7月18日聶榮臻提出，應利用這一機會交涉核技術援助，周恩來請示毛澤東後馬上做出安排。
此次蘇方反應空前迅速，7月20日蘇聯駐華總顧問阿爾希波夫代表政府做出同意答覆。據前些年已經解密的俄羅斯檔案記載，赫魯雪夫不顧軍方堅決反對，決定向中（共）國提供原子彈生產技術，幫助建立核工廠。
從1957年末起，蘇聯開始履行協議，對華提供了P-2飛彈作為中（共）國飛彈事業的起步的最早樣品。翌年，蘇聯又向中（共）國提供了所需核工業設備，並派出近千名專家，建成了湖南和江西的鈾礦、包頭核燃料棒工廠及酒泉研製基地、新疆的核實驗場，中（共）國正式進入了核工業建設和研製核武器的新階段。
1958年夏天，中蘇之間因「長波電台」和「聯合（潛艇）艦隊」事件發生爭執，翌年6月赫魯雪夫通知中（共）國「暫緩兩年」向中（共）國提供原子彈樣品和製造技術。1960年7月，蘇聯又撤回在中（共）國核工業和軍工部門的專家，不再履行這一領域的協定，不過此前蘇聯的技術援助還是大大加快了中（共）國「兩彈」事業的進程。
