“156項工程”的形成是分三批逐漸確定的。第一批項目是在毛澤東首次訪蘇聯期間確定的。雙方簽訂了一系列條約和協定,其中蘇聯同意向中國貸款3億美元,實行1%優惠利率,5年還清。蘇聯用這筆貸款向中國提供50個大型工程項目,包括煤炭、電力等能源項目、鋼鐵、有色金屬、化工等基礎項目和國防項目。
抗美援朝后,蘇聯加大對中國的援助力度。1952年8月,周恩來率領代表團訪蘇,雙方確定了援助項目的基本原則。周恩來和陳云等回國后,李富春帶領代表團在蘇聯繼續與蘇聯方面商定細節,邊考察邊學習邊研究,最后在1953年5月,雙方確定,蘇聯在1953年至1959年援助中國新建和改建91個規模巨大的工程項目,連同1950年簽訂的50個項目共141個。這些項目將在1953年至1959年期間分別開工。據當時預測,當這些項目建成后,中國的工業水平將會有很大提高,達到蘇聯第一個五年計劃的水平,達到日本1937年的水平。
1954年,赫魯曉夫率團訪華,簽署向中國移交旅順港和中長鐵路的正式協定。雙方又商定,蘇聯向中國提供5.2億盧布長期貸款,再新添15個工業項目,追加提供總價值為4億盧布的設備等。這是第三批確定的項目。這些項目加起來,總共156項,因此被稱為“156項工程”。后來又根據實際情況,去掉2項,因此實際上是154項。而真正實施興建的是150項。但是,人們還是習慣地稱之為“156項工程”。