该工程以选拔和培养国家战略发展需要的中青年学术和技术领军人才为目标，重点选拔培养面向世界科技前沿，能引领和支撑国家重大科技、关键领域实现跨越式发展的中青年学术和技术领军人才。经历了3个时期：

1994年7月，由人事部提出。1995年底，由人事部、科学技术部、教育部、财政部等7部门联合在全国范围内组织实施。其目标分为3个层次：①到2000年，造就上百名45岁左右，能进入世界科技前沿，在世界科技界享有盛誉的学术和技术带头人。②造就上千名45岁以下，具有国内先进水平，保持学科优势的学术和技术带头人。③培养出上万名30～45岁，在各学科领域里有较高学术造诣、成绩显著、起骨干或核心作用的学术和技术带头人后备人选。

2002年5月，人事部、科学技术部、教育部、财政部等7部门联合下发《新世纪百千万人才工程实施方案》，启动实施该工程。其目标分为3个层次：①到2010年，培养造就数百名具有世界科技前沿水平的杰出科学家、工程技术专家和理论家。②到2010年，培养造就数千名具有国内领先水平，在各学科、各科技领域有较高学术和技术造诣的带头人。③培养造就数万名在各学科领域里成绩显著、起骨干作用、具有发展潜力的优秀年轻人才。

2012年，人力资源社会保障部、科学技术部、教育部、财政部等9部门共同印发了《国家百千万人才工程实施方案》，启动实施该工程。同时，该工程被纳入国家高层次人才特殊支持计划以统筹实施。其总体目标是：从2012年起，用10年左右时间，有计划、有重点地选拔培养4000名左右“工程”国家级人选，重点选拔培养瞄准世界科技前沿，能引领和支撑国家重大科技、关键领域实现跨越式发展的高层次中青年领军人才。其中，纳入国家高层次人才特殊支持计划的基础学科、基础研究领域领军人才1000名左右。