1964年9月21日，中央軍委副主席葉劍英到基地視察。22日觀看了第四枚“東風2號”導彈發射。
1964年12月7日和12日，兩枚“上遊1號”“艦一艦”導彈，首次在基地發射成功。
1965年1月14日，第一枚“東風2號”導彈在基地發射成功，但沒有取得被動段參數。4月8日和4月16日再次分別發射了兩枚“東風2號”導彈，均獲成功。
1965年3月，國務院副總理兼外交部部長陳毅一行視察基地，接見了參試部隊，並在“東風”大禮堂作了國際形勢報告。
1965年6月1日，周恩來、陳毅在出國訪問途中，在基地14號機場短暫停留，接見了基地李福澤等領導，並聽取了彙報。同年6月9日，周恩來結束出國訪問，在基地14號機場作短暫停留，聽取了基地領導的彙報。同年6月18日，周恩來在出國訪問途中，在基地14號機場作短暫停留，接見了基地領導。同年7月17日，周恩來結束出國訪問，在基地14號機場作短暫停留，聽取了基地領導彙報。
1965年9月19日，李福澤率領基地第一批一千六百一十八名幹部，陸續開赴甘肅酒泉、玉門以及金塔縣的十六個人民公社和酒泉城關鎮，參加當地“四清運動”。1966年2月底返回基地。
1965年10月20日，基地發生嚴重液氧著火事故，死兩人，重傷兩人。
同日，甘肅省政府同意基地幹部隨軍家屬在酒泉、清水落戶。
1965年11月13日，改進型“東風2號”導彈在基地發射成功。11月7日至次年1月6日，又先後發射了七枚改進型“東風2號”導彈，除第六枚因電池故障墜毀外，其餘全部成功。
1965年11月14日，“霹靂2號”“空一空”導彈發射試驗在基地圓滿完成。從10月15日——11月14日，在基地先後共發射了十四枚“霹靂2號”導彈，均獲成功。
1965年12月30日，據有關部門統計，從1960年到1965年，基地共生產糧食一百七十七萬餘公斤，蔬菜一千七百三十萬公斤，肉四十一萬餘公斤，在發射場區和生活區共植樹七十點九萬多株，成活三十六點九萬株，大大改善和美化了基地及戈壁灘的環境。
1966年1月，“紅旗3號”“地一空”導彈首次在基地作研製性飛行試驗，獲得成功。5月再次發射，導彈中途墜毀，發射失敗。
1966年3月11日，周恩來主持召開了中央專委第十五次會議，決定“兩彈結合”試驗按照先搞“冷試驗”（即不裝核燃料），後搞“熱試驗”（即裝核燃料）的計劃作好準備，要求各項試驗準備工作在8月底完成。
1966年3月24日，基地三千三百四十三名老兵退出現役，離開發射場。
其中二千八百五十二名去了冶金部門，五名去了新疆，四百八十六名回了老家。
1966年3月26日，中共中央書記處總書記鄧小平，國務院副總理李富春、薄一波一行到基地視察，觀看了“地一地”導彈操作表演和“地一空”導彈發射。在李福澤等人的陪同下，鄧小平接見了基地一萬二千多名官兵和職工，並對基地的建設、戰備設防、農副業生產問題作了重要指示。
1966年3月，毛澤東、劉少奇、周恩來在聽取代總參謀長楊成武彙報有關作戰問題時，對基地作了明確指示：酒泉基地要防止蘇聯來，應逐步搬家；基地規模不宜太大，可搞兩套；新試驗場區可在伊克昭盟、呂梁山、太行山、通遼等地區選定。
1966年5月18日，基地召開各部、站黨委書記聯席會議，傳達總政和國防科委“關於部隊積極參加當前文化大革命問題”的指示，並在十七級以上黨員幹部中傳達了中央政治局擴大會議通過的《5.16通知》。
1966年6月22日——7月2日，代總參謀長楊成武和總後勤部部長邱會作、廣州軍區司令員黃永勝等到基地視察。
1966年6月29日——7月1日，周恩來和陳毅在出訪歸途中，到基地看望官兵，聽取了李福澤有關“兩彈結合”試驗（即導彈和原子彈）的準備情況彙報，還乘直升機視察了基地以北的烏蘇木、建國營、居延海一帶設防地區的地形。