依据中科院关于“分院院址根据开发西北资源的长远计划，以在兰州为宜”的要求⑦，筹委会副主任委员盛彤笙、董杰于1954年12月专程到兰州选址。甘肃省委第一书记张仲良对在兰州选址建分院非常关心和支持，亲自热情接待筹委会领导和选址人员，并说：“地方早准备好了。一块是泥窝庄（即现宁卧庄），一块是段家滩，由你们挑选。”经过认真选择，最后确定盘旋路东北侧宁卧庄共计1000亩建设用地。在兰州市委、市政府的大力支持下，基建工作从规划、征地、搬迁（当时一次性搬迁达280户）到施工建设进行得十分顺利。到1956年初，坐落在这里的化工楼、物理楼、档案馆以及两栋乙丙种宿舍相继竣工。西北第一个新兴的科研区，悄然屹立在皋兰山下、黄河之滨。
　　随之，于1956年5月6日西北分院筹委会由西安迁至兰州市宁卧庄办公,在西安保留一个西北分院筹委会西安办事处。
　　与此同时，分院筹委会最重要的工作，就是在西北地区筹建科研机构和调查、组织科技人才队伍。主要的办法就是由中科院在北京地区的研究所在西北设立分支机构、研究室和分所，走一条从无到有、从小到大的发展之路。根据1955年10月13日中科院第44次常务会议决定，1956年2月22日在陕西武功成立了西北农业生物研究所并根据中科院决定将植物所西北工作站、南京土壤所西北黄土试验站和北京遗传所栽培室耕作部分并入该所；3月，根据中科院指示，为提高工作效率，减少层次，分院筹委会决定撤销分院筹备处；7月，中国科学院地质研究所西北地质研究室在兰州成立；1957年1月，甘肃省委给分院筹委会配备了部分领导干部，刘允中、杨峰、甄华等，其中刘允中任分院筹委会副主任委员，杨峰任分院筹委会副秘书长；2月11日，于1955年10月成立的中科院图书馆兰州分馆更名为中国科学院西北分院图书馆；6月，中科院物理所（后改称原子能研究所）在京成立的兰州物理室迁至兰州成立兰州物理研究室、接着地球物理所西北地球物理观象台在兰州成立；6月18日，西北农业生物所更名为西北生物土壤研究所；年底，中科院大连石油研究所兰州分所在兰州成立；随着事业的发展，1958年6月，在兰州又先后成立了二机部613工程处（即1.5米回旋加速器、又称电子室）；7月，甘肃省委批准建立甘肃省科技情报研究所，由省科委直接领导，业务上受中科院情报所和分院筹委会指导；10月，建立了中科院地球物理研究所兰州地球物理研究室，此外，还建立了电子计算机研究室、无线电电子学研究室、半导体研究室、冰雪利用研究队等科研机构和科学仪器厂。以上这些研究机构，除613工程处属国家二机部领导外，其他均由中国科学院领导。经过四年紧张有序的筹备建设，西北分院筹委会的工作得到了很快的发展，正如1958年中科院第九次常务会议指出的：“西北分院筹委会自1954年成立以来，做了许多工作，成绩是显著的，先后建立了十几个研究单位，人员达到460余人，已经具备了正式成立分院的条件”。至此，西北分院筹委会的工作圆满结束。