作为计划的重要部分，探测技术装备从军事工程、国防安全到能源资源探测开发，都是必需的利器。曾在国外生活多年的黄大年深知这一装备对国家发展的重要性，也深知国外是如何严控这一装备对华出口的。

“这是国家发展无法回避与绕开的话题，必须突破发达国家的装备与技术封锁。”一回国，黄大年就被国家选为“深部探测关键仪器装备研制与实验项目”的负责人，该项目是国家“深部探测技术与实验研究专项”下设的第9项目。黄大年一方面协助国土资源部完善战略部署，另一方面又在具体实施过程中担任项目直接负责人，从一名尖端科技研发科学家变身为一个大国的战略科学家。

5年间，国家财政投入该项目约4.4亿元人民币，被认为是当时国家“千人计划”专家科研项目中获得国家财政支持力度最大的一个。

这个项目以吉林大学为中心，汇集了400多名来自高校和中科院的优秀科技人员。经过5年的时间取得了一系列重大成果：地面电磁探测系统工程样机研制取得了显著成果，为产业化和参与国际竞争奠定了基础；固定翼无人机航磁探测系统工程样机研制成功，填补了国内无人机大面积探测的技术空白；无缆自定位地震勘探系统工程样机研制突破关键技术，为开展大面积地震勘探提供了技术支持和坚实基础；成功研制出万米大陆科学钻探工程样机“地壳一号”，为实施我国超深井大陆科学钻探工程提供了强有力的技术装备支持；自主研制出了综合地球物理数据处理与集成软件系统，为深探计划实施提供强有力技术支持；建成首个国家“深部探测关键仪器装备野外实验与示范基地”，为规范管理仪器装备研发和引进程序提供了验证基地……这些成果，为实施国家地球探测计划奠定了技术经验和人才储备，全面提高了我国在地球深部探测重型装备方面的自主研发能力，加速了我国地球深部探测进程。

在2011年度中国科技十大进展的盘点中，评选专家认为“深部探测专项开启了地学新时代”；，该专项被25位院士推选为“中国地质学会2013年度十大地质科技进展”；2013年，黄大年教授的团队入选第一批“国土资源科技创新团队培育计划”；，团队获得第五届中国侨届创新团队奖。2016年6月28日，“深部探测关键仪器装备研制与实验项目”通过评审验收，专家组最终结论是：项目成果处于国际领先水平。

这是国内大型项目评审中的最高评价。2011年，作为国家“863计划”资源环境技术领域主题专家，他负责策划、协调和组织中科院、高校等高科技资源形成高科技联合攻关团队，承接科技部“863计划”航空探测装备主题项目，开展军民两用技术研究。