（二）建院发展、“文革”浩劫、恢复时期（1958年8月—1978年12月）
　　从1958年8月中国科学院兰州分院在兰州成立后，到1966年“文革”开始，即（1958年8月—1966年5月），是兰州分院迅速发展阶段。而后的十年（1966年5月—1976年10月），“文革”期间，整个科学事业遭到空前的破坏。1976年10月粉碎“四人帮”，和全国其他事业一样科学事业才得以恢复和发展，迎来了“科学的春天”。
　　1、建院发展时期（1958年8月—1966年5月）：
　　1958年8月29日，根据中国科学院决定，西北分院筹委会完成了它的使命，随之撤销。中国科学院兰州分院在西北分院筹委会的基础上在兰州宣布成立。11月26日，中科院兰州分院党委经甘肃省委批准正式成立，中共甘肃省委第二书记霍维德任党委书记兼院长，董杰任党委副书记，刘允中、甄华、杨峰、申松昌为委员，刘允中、甄华分别任第一、第二副院长。
　　在建立了地质、地理、化学、技术物理、生物土壤、冰川等研究机构和仪器厂的基础上，1959年5月中国科学院地球物理所兰州分所成立，原西北地球物理观象台合并于该所；9月，由兰州分院开办的甘肃科技大学正式开学，该校设原子物理、地球物理、石油、地质四个系，首批招收新生400人；同时兰州分院子弟小学成立。这时，分院行政机构设办公室、科学业务处、人事处、基建处、器材处、行政处等，党委办事机构为办公室、组织部和宣传部。1959年11月18日，中共中央通知免去霍维德兰州分院党委书记兼院长的职务，刘允中兼任兰州分院党委书记，董杰、甄华、张波、杨峰、申松昌为委员，董杰、振华、徐劲任第一、第二、第三副院长，杨峰任副秘书长。
　　至1959年年底，兰州分院共有13个院属单位，即：大连石油所兰州分所、地球物理所兰州分所、西北地质研究室、物理研究室、高山冰雪利用研究队、化学研究室、地理研究室、技术物理研究所、西北生物土壤研究所、613工程处和科学仪器厂、西北分院图书馆、甘肃科学技术大学。
　　1960年，根据中央“调整、巩固、充实、提高”的方针和院部及甘肃省委有关指示，将分院院属单位进行了调整；2月17日，甘肃省科技情报所并入分院图书馆；18日，中国科学院兰州地质所成立；3月，经国家科委批准，高山冰雪利用研究队与兰州地理室合并成立中科院冰川积雪冻土研究所筹备委员会，1961年2月，与地球物理所兰州分所合并成立中国科学院兰州地球物理冰川冻土研究所；8月甘肃科学技术大学停办，合并到兰州大学；12月23日，经中科院和二机部商定，将兰州物理研究室（不包括真空部分）和二机部613工程处合并成立中国科学院近代物理研究所（从1962年1月1日起由二机部和中科院双重领导，以二机部为主，代号西北203所）；同月，西北局决定将原青海省生物研究所划归中科院兰州分院领导，同时将该所更名为中科院高原生物研究所。1962年1月中科院决定在原大连石油研究所兰州分所的基础上成立中国科学院兰州化学物理研究所；以兰州物理研究室真空部分为主体与技术物理研究所合并成立中国科学院兰州物理研究所；2月15日中国科学院决定将地球物理冰川冻土研究所分为中科院兰州地球物理研究所和中科院地理研究所冰川冻土研究室；1962年4月中共中央西北局与中国科学院商定，撤销陕、甘、宁、青四省（区）分院，以兰州分院为基础，在兰州成立中国科学院西北分院，并将西北各省（区）的十三个科研机构划归西北分院领导；10月，中科院高原生物所更名为中科院西北高原生物研究所；同年12月，根据西北局与陕西省委商定意见，中科院西北分院迁到西安办公，时任院长时逸之（原陕西省副省长、西安市市长），副院长为董杰、徐劲、崔中，同时，经西北局同意成立分院党组，党组书记时逸之，徐劲、华寿俊为党组成员。