Bước ngoặt cuộc đời của ông là năm 1946, với cuộc gặp gỡ một con người mà tên tuổi từ lâu đã ghi vào tim những người Việt Nam ở Pháp – chủ tịch Hồ Chí Minh. Lúc đó, trong khuôn khổ chuyến làm việc tại Pháp, Bác Hồ đã gặp nhiều nhân sĩ trí thức Việt Nam, trong đó có kỹ sư Phạm Quang Lễ. Khi đề cập đến cuộc gặp gỡ thay đổi đời mình này, ông đã chia sẻ, qua một thước phim tư liệu “Hoài bão của đời tôi là tham gia về mặt vũ khí và khoa học quân sự trong cuộc đấu tranh vũ trang, giải phóng đất nước. Tháng 7/1946, Bác Hồ qua Fontainebleau và đã gặp tôi, lúc đó đã học xong ba bằng kỹ sư và cử nhân khoa học, đồng thời bí mật học về vũ khí, khoa học quân sự và có thuận lợi đã học hỏi thực tế qua cuộc Chiến tranh Thế giới lần Thứ hai. Như vậy, tôi về với Bác Hồ đến tháng 12/1946, cuộc kháng chiến toàn quốc chống Pháp bắt đầu. Bác Hồ giao cho tôi nhiệm vụ làm Cục trưởng Cục quân giới”. Đó là thời điểm mà ở Bắc Bộ phủ, Bác Hồ không chỉ giao nhiệm vụ cho ông làm Cục trưởng Cục Quân giới mà còn đặt tên mới, Trần Đại Nghĩa.
“Người có công lớn trong việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các loại vũ khí có hỏa lực mạnh thời kháng chiến chống Pháp là anh Trần Đại Nghĩa. Chính vì vậy, tại Đại hội Anh hùng và Chiến sĩ thi đua toàn quốc lần thứ nhất ở Việt Bắc anh đã được Nhà nước ta phong tặng danh hiệu Anh hùng. Anh Nghĩa rất xứng đáng là người trí thức Việt Nam đầu tiên được nhận vinh dự ấy”. Giáo sư Tạ Quang BửuTrong điều kiện kham khổ ở chiến khu, như chúng ta đã biết, ông đã cùng cộng sự nghiên cứu chế tạo súng Bazooka ở Thái Nguyên và sau đó ở Ứng Hòa, Hà Tây sản xuất đạn, đạt độ công phá như yêu cầu, mở ra một chương mới cho quân giới Việt Nam. Đại tá, PGS.TS Trần Ngọc Long, nguyên Viện phó Viện Lịch sử Quân sự, đánh giá về dấu mốc quan trọng này trong phim tài liệu của truyền hình Vĩnh Long “Kiểu Bazooka mà Cục trưởng Cục Quân giới làm bấy giờ là kiểu mô phỏng súng của Mỹ, nó ưu việt hơn hẳn so với Bazooka quân đội Pháp lúc đó đang sử dụng. Nhờ sử dụng vũ khí mới mà trận đánh khu vực chùa Trầm lúc đó đã ngăn chặn thành công cuộc tiến công ra ngoại thành của quân Pháp, bắn cháy hai trong số bốn xe tăng của Pháp”. Sau đó, trong chiến dịch Thu Đông, súng do ông thiết kế chế tạo đã bắn chìm tàu Pháp trên sông Lô, trong trận đánh nổi tiếng bên bến Bình Ca, Tuyên Quang.Chiến công mà giáo sư Trần Đại Nghĩa lập nên khiến người ta có thể liên tưởng tới trường hợp của Mikhail Kalashnikov, nhà kỹ thuật quân sự Xô viết và nhà thiết kế vũ khí hạng nhẹ lừng danh với việc phát triển súng trường AK-47 và các cải tiến của nó. Tuy nhiên ở đây, có một điểm khác biệt giữa hai bậc thầy quân giới, đó là giáo sư Trần Đại Nghĩa đã hoàn thành công việc của mình trong điều kiện nhiều thách thức. “Câu chuyện về chế tạo vũ khí hiện đại giữa núi rừng Việt Bắc trong điều kiện gian khổ để đánh lô cốt, đánh xe tăng địch, được xem như một huyền thoại”, ông Trần Thành Đức, thư ký riêng của giáo sư Trần Đại Nghĩa, chia sẻ với Tia Sáng vào năm 2013.
Giáo sư, viện sĩ Trần Đại Nghĩa (thứ ba từ phải sang) xem sản phẩm do Quân giới sản xuất thời chống Mỹ.
Mặc dù trở thành thiếu tướng đầu tiên của ngành quân giới Việt Nam ở tuổi 35 nhưng con đường binh nghiệp của ông sau đó đã khép lại với những nhiệm vụ mới: hiệu trưởng trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Chủ nhiệm Ủy ban Kiến thiết Cơ bản Nhà nước, Chủ nhiệm Ủy ban KH&KT Nhà nước (nay là Bộ KH&CN), Bộ trưởng, Viện trưởng Viện Khoa học Việt Nam (nay là Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam), Chủ tịch Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam. Con trai ông, đại tá Trần Dũng Trí từng kể lại, “khi miền Nam được hoàn toàn giải phóng, đất nước thống nhất, ba tôi rất vui và xúc động ghi vào sổ tay ‘Nhiệm vụ của Bác Hồ giao cho tôi và tập thể các nhà khoa học Việt Nam là tham gia về mặt vũ khí và khoa học quân sự trong hai cuộc kháng chiến đã hoàn thành’”.
Tình yêu thuần khiết với khoa học của giáo sư Trần Đại Nghĩa từ đây đã gắn liền với việc góp phần đặt nền móng cho khoa học Việt Nam hiện đại và dựng xây đất nước. Trong ký ức của những người từng chứng kiến ông làm việc tại Viện Khoa học Việt Nam, ông là một người rất giỏi tập hợp đội ngũ. Các cán bộ của Viện lúc đó từ mọi miền của tổ quốc, trong đó nhiều người cũng được học từ nước ngoài trở về, đều ngưỡng mộ con người khoa học và phẩm chất con người bình dị của ông.
“Làm việc với giáo sư Nghĩa, tôi còn học được ở người thủ trưởng một tấm gương về đạo đức, cái tâm trong sáng và lối sống hết sức bình dân. Tôi cảm thấy mình sung sướng thật, được gần một thủ trưởng vừa có tri thức uyên bác, một nhân cách lớn, vừa có tấm lòng nhân ái giản dị”. Ông Trần Thành Đức, thư ký riêng của giáo sư Trần Đại Nghĩa
Năm 1979, Viện Khoa học Việt Nam được chính phủ giao một nhiệm vụ rất đặc biệt là tham gia Interkosmos, chương trình hợp tác quốc tế về sử dụng không gian vũ trụ vì mục đích hòa bình của khối các quốc gia XHCN do Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô chủ trì. Từ năm 1978 đến 1988, một trong những nhiệm vụ của Interkosmos là đưa các phi hành gia không phải người Liên Xô lên không gian bằng tàu Soyuz. Theo các thước phim tài liệu, giáo sư Trần Đại Nghĩa, khi đó đã đảm trách vai trò chủ tịch Ủy ban nghiên cứu vũ trụ Việt Nam đã cùng giáo sư Nguyễn Văn Hiệu trực tiếp nghiên cứu và xây dựng chương trình cho chuyến bay vào vũ trụ của hai nhà du hành vũ trụ Phạm Tuân và Viktor Vasilyevich Gorbatko. Giờ đây, với mái tóc điểm bạc, thiếu tướng Phạm Tuân nhớ lại “Tôi nghĩ, với vai trò là viện trưởng và với niềm tin được đặt vào giáo sư như thế, ông đã quy tụ được đội ngũ nhà khoa học giỏi, dành mọi quyết tâm, ý chí, trí tuệ để thực hiện thành công chương trình đó”.Gần ba thập niên sau khi giáo sư Trần Đại Nghĩa qua đời, cuộc đời ông vẫn khiến thế hệ sau phải ngưỡng mộ và tự hào. Các trường học, cuộc thi, giải thưởng mang tên ông như sự trân trọng những giá trị mà ông đóng góp, bằng lý tưởng cách mạng và tình yêu khoa học
