解决国家的“大问题”
60年代，国家提出多个重大项目，王大珩和他领导的长春光机所也转向以国防光学技术及工程研究为主攻方向，包括红外微光夜视、核爆与靶场光测设备、高空与空间侦察摄影、空间光学测试等多个领域做出了重要贡献。
王大珩参加了中国第一次核爆试验，他亲自担任总工程师完成了在靶场上建立大型光学弹道测量系统的重要课题，指导改装了高速摄影机用于火球发光动态观测，由长春光机所研制的大型光学测试仪器也取得了令人满意的结果。他还参加了中国第一颗人造地球卫星“东方红一号”的总体方案工作，担任中国科学院地面设备组负责人、总体设计组副组长，卫星上所用的对地观测系统带回了清晰的地面图像。
除了为“两弹一星”的研制提供了必不可少的光学观测设备外，王大珩还为建立国防光学工程的学科基础，最早在国内领导开展大气光学和目标光学特性研究；在太阳模拟器和空间侦察相机的研制中提出了先进的技术方案，取得良好的结果；他组建了空间对地摄影技术组，改组骨干后来成了中国首支航天相机研制队伍的基础。
1980年5月，中国向南太平洋发射远程运载火箭。长春光机所研制的电影经纬仪和船体变形测量系统两项光学工程，出色地完成了火箭再入段的跟踪测量任务，独立解决了当今世界远洋航天测量的平稳跟踪、定位、标定、校正的抗干扰等技术难题。王大珩在测量船的光学测量布局和船体摇摆及挠曲与实时修正方面均有重要创造。
高瞻远瞩：提出863计划 推动中国工程院成立
80年代，美国总统里根提出SDI（星球大战）计划，紧接着欧洲提出“尤里卡”计划，王大珩等科学家认为中国也应该采取相应措施。1986年3月3日，王大珩、王淦昌、陈芳允、杨嘉墀四位著名科学家联名上书党中央，提出了“关于跟踪研究外国战略性高技术发展”的重要建议。这一建议很快就得到邓小平同志批示，在经过一系列的高级会议和专家讨论后发展成为“863计划”。
“863计划”的主要目的是在选定的生物、航天、信息、自动化、新材料、能源、激光等七个高技术领域内，跟踪世界先进水平，通过不断创造和实践，缩小同发达国家的差距。王大珩作为该计划的倡导者，亲自参与组织指导了专家论证工作，对中国发展高技术的具体项目的设立、研究内容与发展方向等进行了严密的论证。他特别重视航天领域和激光技术领域的论证，对这两个领域的组织构建和框架的形成，以及任务目标的确定起到了重要的指导作用。
1992年，王大珩与张光斗、师昌绪、张维、侯祥麟和罗沛霖等5位院士向国家建议，成立中国工程院。这一建议得到中央和国务院批准，并得到工程界的热烈拥护。中国工程院于1994年正式成立，王大珩当选为第一批工程院院士之一，任第一届主席团成员。
2011年7月21日，王大珩在北京逝世，享年96岁。
所获荣誉
1979年，获“全国劳动模范”称号。
1985年，靶场光测设备以“现代国防试验中的动态光学观测及测量技术”获国家科学技术进步特等奖，王大珩是首席获奖者。
1995年1月，获1994年度“何梁何利基金优秀奖”。
1999年，中共中央、国务院、中央军委决定，授予王大珩“两弹一星功勋奖章”。
2001年，荣获国家“863计划”特殊贡献先进个人称号。
2018年11月，入选100名改革开放杰出贡献对象。
2018年12月18日，党中央、国务院授予王大珩同志改革先锋称号，颁授改革先锋奖章，并获评“‘863’计划的主要倡导者”。
左三为王大珩院士
图片来源：央视截图
2019年10月1日，庆祝中华人民共和国成立70周年大会在北京天安门广场隆重举行。在“致敬”方阵礼宾车上，王大珩院士照片与毛泽东、周恩来、朱德等6位开国元勋的照片一起驶过天安门广场。“致敬”方阵，主要是纪念那些为伟大祖国献身、为人民幸福生活奋斗终生的已故建设者。他们的照片均由家人高举，王大珩院士的照片由其女儿王森举起。