從20世紀70年代起，在倡導、推動若干高科技項目研究中，發(fā)揮了重要作用。 1982年獲國家自然科學獎一等獎。1985年、1987年和1989年三次獲國家科技進步獎特等獎。1994年獲求是基金杰出科學家獎。1999年被國家授予“兩彈一星”功勛獎?wù)隆?985年榮獲“五一勞動獎?wù)隆薄?987年獲“全國勞動模范”稱號。

　　由于核武器的保密原因，于敏的一切長期以來都處于高度保密中。從1976年到1988年，于敏的名字是保密的，直到1988年以后，于敏才獲得出國進行學術(shù)交流的機會。由于工作的關(guān)系，于敏首次出國是以某大學教授的身份去美國訪問的。在不到一個月的時間內(nèi)，盡管去了許多地方，但他始終像個“啞巴”：要問也不方便問，要說也不方便說，很不好受。

　　提出氫彈原理方案

　　在我國研制第一枚原子彈尚未成功時，有關(guān)部門就已做出部署，要求氫彈的理論探索先行一步。1960年底，錢三強找于敏談話，讓他參加氫彈原理研究，于敏毫不猶豫地答應(yīng)了。在錢三強的組織下，以于敏等為主的一群年輕科學工作者，悄悄地開始了氫彈技術(shù)的理論探索。

　　從原子彈到氫彈，按照突破原理試驗的時間比較，美國人用了七年零三個月，英國四年零三個月，法國八年零六個月，前蘇聯(lián)四年零三個月。主要一個原因就在于計算的繁復。而中國的設(shè)備更無法可比，國內(nèi)當時僅有一臺每秒萬次的電子管計算機，并且95%的時間分配給有關(guān)原子彈的計算，只剩下5%的時間留給于敏負責的氫彈設(shè)計。窮人有窮辦法，于敏記憶力驚人，他領(lǐng)導下的工作組人手一把計算尺，廢寢忘食地計算。一篇又一篇的論文交到了錢三強的手里，一個又一個未知的領(lǐng)域被攻克。四年中，于敏、黃祖洽等科技人員提出研究成果報告69篇，對氫彈的許多基本現(xiàn)象和規(guī)律有了深刻的認識。

　1964 年9 月，38歲的于敏帶領(lǐng)一支小分隊趕往上海華東計算機研究所，抓緊計算了一批模型。但這種模型重量大、威力比低、聚變比低，不符合要求。于敏總結(jié)經(jīng)驗，帶領(lǐng)科技人員又計算了一批模型，發(fā)現(xiàn)了熱核材料自持燃燒的關(guān)鍵，解決了氫彈原理方案的重要課題。于敏高興地說：“我們到底牽住了‘牛鼻子’！”他當即給北京的鄧稼先打了一個耐人尋味的電話。為了保密，于敏使用的是只有他們才能聽懂的隱語：暗指氫彈理論研究有了突破?！拔覀儙讉€人去打了一次獵……打上了一只松鼠?！编嚰谙嚷牫鍪呛孟ⅲ骸澳銈兠烂赖爻粤艘徊鸵拔叮俊薄安?，現(xiàn)在還不能把它煮熟……要留做標本?！覀冇行缕娴陌l(fā)現(xiàn)，它身體結(jié)構(gòu)特別，需要做進一步的解剖研究，可是……我們?nèi)耸植粔?。”“好，我立即趕到你那里去?！蹦甑?，于敏開始從事核武器理論研究，在氫彈原理研究中提出了從原理到構(gòu)形基本完整的設(shè)想，解決了熱核武器大量關(guān)鍵性的理論問題，并在平均場獨立粒子方面做出了令人矚目的成績。

　　1967年6月17日，中國的第一顆氫彈在爆炸成功。

　　上世紀80年代初，于敏意識到慣性約束聚變在國防上和能源上的重要意義。為引起大家的注意，他在一定范圍內(nèi)作了“激光聚變熱物理研究現(xiàn)狀”的報告，并立即組織指導了我國核理論研究的開展。1986年初，鄧稼先和于敏對世界核武器科學技術(shù)發(fā)展趨勢作了深刻分析，向中央提出了加速我國核試驗的建議。事實證明，這項建議對中國核武器發(fā)展起了重要作用。