西安的科学研究和高等教育事业，伴随20世纪50年代国民经济建设高潮和60年代“三线”建设蓬勃发展，“文化大革命”前已形成相当规模。“文化大革命”期间虽一度备受摧残，但改革开放后迅速恢复并有更加长足发展，成为中国科学研究和高等教育的重要基地，具有仅次于北京、上海的综合科技实力和智力优势。
1995年，西安的高等教育规模仅次于北京、上海、武汉，名列全国第四。全市共有各类高等院校42所，其中普通高等院校33所。在校研究生与本、专科生12万余人。高等院校中有七所属全国重点院校，其中，西安交通大学、西北工业大学被列入全国重点建设的十大院校。这些高等院校拥有除农林外几乎囊括各主要学科的760个本科专业，22个博士后科研流动站，20个国家重点学科，115个博士学位授予点，444个硕士学位授予点。各院校拥有教学实验仪器设备12万余件（套），其中包括28个国家级重点实验室和专业实验室，院校图书馆藏书1000多万册。在全市（不含军事院校）4.11万名高等院校教职工中，有专任教师1.59万人，其中，有中国科学院与中国工程院院士21人，博士指导教师358人，教授、副教授5175人，讲师6768人。这支师资队伍既是经验丰富的教学力量，又是实力雄厚的科研力量。
在解放前几近空白的基础上，西安已发展成为中国重要的科学研究基地。1995年，全市共有各类专门科研机构524个，其中千人以上的大型科研机构24个，专业科研实验室593个；拥有各类专业技术人员35.5万人，其中科研人员8.64万人。不仅各类科研机构、高等院校人才济济，而且大中型企业也拥有科技人员4.2万人，其中机械工业企业科技人员占职工总数的15.4％，高出全国平均水平1倍以上，国防工业系统科技人员比例占职工总数的32％。
在自然科学领域，西安的固体力学、金属材料和热处理、热能工程、液压传动及气动工程、密码学、铸造工程、电子材料及元件、空气动力学、通讯工程、传导电路与电系统工程、微波电子学、结构工程、理论物理学、地质学、微生物医学等学科领域科研水平居于全国领先地位，有的达到国际先进水平。在社会科学领域，西安的历史学、历史地理学、考古学和古籍整理等学科也具有一定优势。在应用工程技术领域，西安的航空、航天、兵器、电子、机械、电力设备、光学、仪器仪表等行业综合科技实力在全国居领先地位。各类科研机构、高等院校及企业研制与引进先进仪器设备，建立若干具有国际先进水平的开放型实验室，拥有一批国际一流的实验设备、工艺技术及测试手段，形成一批全国性行业监督测试中心和科技开发中心。中国飞行试验研究院是全国唯一的航空装备飞行试验研究中心，规模位居亚洲之冠，也是名列世界前茅的综合性飞机试飞鉴定基地；西安飞机设计研究所是全国唯一的大中型飞机设计研究机构；飞行自动控制研究所是国内飞行控制研究和惯性导航技术研究与开发中心；飞机结构热强度研究所是全国飞行器结构强度试验研究的大型综合性基地，该所的结构蠕变试验炉是国内最大的蠕变试验装置；西安微电子技术研究所是国家航天工业总公司最大的电子科研机构，国内唯一自行设计、研制全部国产化电子计算机的专门机构；西安电力电子技术研究所、西安高压电瓷研究所是全国电力电子、高压电器产品的质量监督、检测、研制、行业标准化和科技情报中心；西安光学精密机械研究所是全国高速摄影技术研究中心；西安墙体材料研究设计院是联合国工业组织援建的中国墙体屋面材料发展中心，也是全国唯一的砖瓦专业研究机构；西安钟表工业科学研究所是全国唯一的钟表研究机构和国家钟表质量检测中心。许多尖端科研成果，从中国第一颗人造卫星到第一颗实用通讯广播卫星；从第一颗氢弹到第一颗洲际导弹，都凝聚着西安科研人员的智慧和心血。国内第一台微型电子计算机、第一块集成电路板、第一台50万伏超高压输变电设备、第一台气象测雨电装置、第一台航用相控阵雷达、第一台微型涡喷发动机、第一台稀土永磁电机都是在西安研制成功的。西安的卫星测控中心为中国远程导弹和人造卫星多次成功发射做出了特殊贡献，高精度长波授时台为全国提供世界最精确的时频服务，运七、运八型飞机的诞生和批量使用，为中国航空事业的发展发挥了重要作用，MPC—75型飞机的设计已达到20世纪90年代国际先进水平，西安医科大学关于微量元素与克山病关系的研究，被誉为近半个世纪来中国医药科学的20项重大成就之一。
改革开放以来，封闭僵化的旧科技体制逐渐被充满活力的新科技体制取代，“科技是第一生产力”的论断日益深入人心，科技事业在面向经济建设主战场、发展高新技术及产业、加强基础性研究三个方面向纵深发展，尤其“八五”期间，西安科研机构众多、大专院校集中、科技实力雄厚的优势得到主动发挥。1995年，全市共获得各类科技成果13548项，科技经济一体化进度明显加快，科学研究成果转化率达到37％，科学技术进步对经济增长的贡献率达到43％。高新技术产业和民营科学技术事业发展势头强劲。西安高新技术产业开发区在全国52个国家级高新技术产业开发区中名列第三，以西安高新技术产业开发区为“龙头”的关中高新技术产业开发区带已具雏形，并展示出良好的发展前景。民营科技涌现出一批像西安海星科技产业集团、西安启明公司、西安交大开元集团、山海丹企业集团等在海内外有一定影响、具有相当规模的科技企业。民营科技型企业在机械、电子、化工、能源、生物工程、医药卫生、信息技术等领域积极研究与开发科技成果，有的填补了国内空白，有的达到国际先进水平。西安启明公司研制生产的FBT复合保温节能涂料，1993年在巴黎博览会上荣获专项大奖。西安交大开元集团研制开发的CMOS芯片及超微型摄像机等可视系列产品，西安凯特新技术公司研制的非键盘中外文输入技术及产品，达到国际领先水平，远销美国、加拿大、泰国、新加坡、香港等地。民营科技型企业开辟了科技投入的民间渠道，促进了科技投入的结构性变化，加速了科技成果向现实生产力的转化。
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