三線工廠的選址以“山、散、洞”為原則，就是工廠要建在深山溝裏，布局要分散——當時的說法是，要像“羊拉屎”一樣，再則，就是要建防空洞，做到“平戰結合”，平時搞生產，戰時能打仗。
在中國工業史上，規模宏大而秘密的三線建設有多重的標誌性意義，它是繼1937年戰時大內遷之後的第二次“工業西進”，而且是一次主動的、具有強烈計劃性的大行動。同時，它也是建國以來，繼蘇援“156工程”之後，最集中、最重大的工業投資運動。從1964年到1980年的17年間，中央政府把計劃內50%的工業投資和40%的設計、施工力量投入三線建設中，累計投入資金2 052億元，建成了1 100多個大中型工業交通企業、國防科技工業企業、科研院所和大專院校，基本形成了交通、電力、煤炭、化工、石油、建材、鋼鐵等生產部門相互配套的體係，並且與地方中小企業連成了一個生產係統，同時形成了自上而下的生產指揮係統。
在三線建設中，出現了很多口號，展現了當時的急迫和勢在必行的氣魄與景象，譬如“備戰備荒為人民”、“好馬好人上三線”。據不完全統計，至少有300萬技術工人、工程師和大學畢業生被征調到三線，在後來的20多年裏，他們奉獻了全部的青春和生命。
以四川省為例，從沿海省份遷入工廠163個，另新建工廠91個、研究院所29個，最終形成大中型企業248個，占全省大中型企業的42%，形成的工業固定資產原值占全省的60%，從而決定性地改變和提升了四川的產業經濟格局。
據當時擔任華東局經委副主任的錢敏回憶，按照計劃，華東地區要搬遷250多個工廠，10多萬人，實際搬遷了120多個工廠，5 000多台設備，將近4萬人，主要是機械、棉紡和製藥工廠。錢敏舉例說，重慶的浦陵機械廠就是上海浦江機械廠搬去的，一半人留在上海，一半去了重慶，從廠長、副廠長到科室幹部，從技術人員到工人，都是如此。搬去的設備有400多台。新建的廠房完全按上海工廠的布局，在什麼地方擺什麼機器，全都依葫蘆畫瓢。
1965年開春，時年37歲的陳祖濤受命內赴三線，籌建第二汽車廠。在過去的十年裏，他已經成長為一個頂級的汽車專家。在他的主持下，長春一汽先後獨立設計製造出了紅旗牌轎車、民用越野車和軍用大型載重越野車，他還被秘密派到古巴——在1959年，共產黨人菲德爾·卡斯特羅通過武裝起義奪取了政權——幫助這個新誕生的社會主義兄弟建成了一個汽車配件工廠。
規劃中的第二汽車廠設計年產能力是10萬輛，其生產規模在當時名列世界第三位。陳祖濤日後回憶了選址的經過：
當時中央對三線工廠的布局要求是“靠山、分散、隱蔽”六字方針。根據這一原則，陳祖濤圈定了湖北、湖南、陝西、貴州、四川等5個省。他們先是在湖南湘西武陵山區的宸溪、蘆溪、沅陵踏勘，那裏山高洞多，盛產土匪，解放之初那裏是解放軍剿匪最艱難的地方。陳祖濤專門到那些洞裏去看，那個地方用做土匪藏身可以，但建設現代化的汽車廠就不具備條件了。他在四川綦江齒輪廠看到，從國外進口的精密設備在“山、散、洞”的要求下，被放在大山洞裏。結果因為空氣濕度太大，設備生鏽，造成了很大的損失。第一輪勘察結束後，陳祖濤反對工廠進洞。汽車廠是機械加工型企業，設備成千上萬，再大的洞也放不了，況且潮濕問題也解決不了。