国家自然科学基金委员会根据国家经济、社会、科技发展的需要，以及基础研究和应用基础研究发展的趋势与需求，组织实施重大项目。
重大项目重点选择具有战略意义的重大科学技术问题，组织学科交叉研究和多学科综合研究。主要资助：科学发展中具有战略意义，我国具有优势，可望取得重大突破达到国际先进或领先水平的前沿性基础研究；国家经济发展亟待解决的重大科技问题、对开拓发展高技术产业具有重要影响或有重大应用前景的基础研究和应用基础研究；围绕国家可持续发展战略目标或为国家重要宏观决策提供依据的基础研究和应用基础研究，以及具有广泛深远影响的科学数据积累等基础研究。
重大项目的组织以"国家中长期科学技术发展纲要"、"国家重点基础研究发展规划"为指导；注意与国家攀登计划、国家高技术研究发展计划及国家科技攻关计划的协调配合；重视发挥国家科学中心、重大科学工程、国家重点试验室、部门开放试验室的作用。
科学基金委员会鼓励高等学校、科研院所、产业部门联合开展研究，并积极争取有关部委、地方政府、企业联合资助重大项目。
重大项目按统一规划，分批立项；指南指导，定向申请；同行评议，逐项论证；动态管理，专家验收等方式组织实施。项目研究期限为４～５年。
（一）立项
１.科学基金委员会随时接收科学家及有关部委根据国家重点基础研究发展规划、《国家自然科学基金优先资助领域》提出的重大项目建议。
２.立项领域遴选
重大项目按５年规划，分批遴选立项。科学基金委员会科学部在深入研讨、广泛征询意见的基础上，提出重大项目立项领域建议；
本科学部的立项领域建议，须组织有关专家进行差额遴选，以无记名投票、超过半数通过的方式确定，并经科学基金委员会委务会议审定批准；
跨科学部重大项目的立项领域建议应由两个以上的科学部联合提出，经委务扩大会议（邀请委外科学家和管理专家参加）差额遴选，以无记名投票、超过半数通过的方式批准立项。科学基金委员会鼓励开展跨科学部的学科交叉研究和多学科综合研究。
３.发布申请指南
科学基金委员会公开向科学界发布《国家自然科学基金重大项目申请指南》。
（二）申请
重大项目采用指南指导，定向申请的方式。科学基金委员会鼓励申请者在《指南》引导下的创新和参与竞争，欢迎具有研究工作基础、条件与能力的科技工作者提出申请；鼓励科学界在开展学术研讨的基础上，联合组织重大项目的申请，同时，也欢迎申请者针对《国家自然科学基金重大项目申请指南》范围内的某一研究方向单独提出课题申请。科学基金委员会将按照"依靠专家，发扬民主，择优支持，公正合理"的原则，对所有申请组织评审，择优给予资助。
《国家自然科学基金重大项目申请指南》中仅含拟资助的研究领域、科学目标和主要研究内容等，申请项目的名称、研究方案、课题设置及具体研究内容和目标均由申请者提出。
申请重大项目须具备以下条件：
①有先进、明确的研究目标，创新的学术思想，合理可行的研究方案，国内领先的工作基础和条件，以及近期可望取得重大突破的研究前景；针对一个综合性科学问题，由紧密围绕项目总体目标相互配合、有机联系的课题组成；有学术造诣高、组织能力强、能率领研究队伍开拓创新的学术带头人和相应的研究梯队，形成国家水平的研究队伍；有利于促进人才培养及中青年学术带头人的成长。
②申请者应符合科学基金面上项目申请条件并具有高级专业技术职务，只有初、中级专业技术职务者不能申请。
申请者及具有高级专业技术职务的项目组主要成员只能申请一项重大或重点项目。在研重大或重点项目的负责人及具有高级专业技术职务的项目组主要成员不得参加新重大项目的申请；当年结题的可以提前提出申请，但需在所承担的项目验收结题后方可承担新的重大项目。
（三）受理申请时间
科学基金委员会分批发布《国家自然科学基金重大项目申请指南》，受理时间于该指南发布的通告中公布。
（四）申请书
申请者必须填写《国家自然科学基金重大项目联合申请书》及所含课题申请书。课题申请书为《国家自然科学基金申请书》（请见附录二），其填写要求与科学基金面上项目类别相同，只需封面左上角标明"重大项目"字样和所属领域（项目）名称。《国家自然科学基金重大项目联合申请书》封面"投送科学部"栏目，按《国家自然科学基金重大项目申请指南》公布的受理科学部填写。"研究领域"按申请指南公布的研究领域名称填写。联合申请负责人（项目、课题）为一人以上时，须提供所有负责人简表情况；联合申请书要求项目第一负责人的所在单位签章。
（五）申请中需要注意的几个问题
①申请前，请认真阅读《国家自然科学基金重大项目管理办法》，特别是申请重大项目须具备的条件、申请资格及项目实施的要求和责任等有关条文。
②联合申请时，项目课题之间应有机联系，课题设置不宜过宽，参加单位和人员不宜过多。
