记张霖之找刘鼎谈话，二机部部长赵尔陆任命刘鼎为一级工程师（或称二机部总工程师），仍在二机部机关工作。1954年刘鼎深入到全国各兵工厂的制式化新产品试制现场，协助解决各种技术难题。1955年，留党查看两年期满后，刘鼎被任命为二机部部长助理。1957年恢复二机部副部长职务。1960年9月，任新组建的第三机械工业部副部长，后任常务副部长兼航空研究院院长。在此期间，他组织推广了电解加工、机夹刀具、组合夹具、金刚石工具、喷丸强化、滚压加工、高能成型等一大批新技术和新工艺项目。文化大革命中，受到迫害，被关押七年之久