南宁会议之后， 1958年2月27日，由周恩来亲自主持，李富春、李先念两位副总理参加的三峡工程会议在武汉长江江面上的“江峡”号客轮上举行。因为是一边考察，一边开会，所以被称作“三峡现场会”。会议的第一项议程就是长江三峡大坝选址。
会后，周恩来等从武汉溯江而上，视察荆江大堤和三峡规划中的坝址三斗坪。几天后，在成都工作会议上，周恩来向毛泽东和其他中央领导展示了他实地考察带来的中堡岛岩芯，三峡坝址由此确定选在三斗坪。
重任在肩的周恩来则争分夺秒，按照毛泽东的意图全面部署三峡事宜。他在率队察勘三峡，为成都会议提出决议草案之后，又为三峡论证采取了两项措施：
其一，根据中央决定，为了加强对三峡工程和长江规划的领导，组建“长江流域规划委员会”(未正式成立)，由周恩来兼任主任；“长江水利委员会”改组为“长江流域规划办公室”(简称“长办”)，由林一山任主任。
其二，由国家科委和中国科学院牵头，成立了由张劲夫任组长的三峡科研领导小组，以便组织和领导全国三峡科研工作。
1958年3月，在中共中央成都会议上，周恩来做了长江流域规划和三峡问题的报告，会议通过了《中共中央关于三峡水利枢纽和长江流域规划的意见》，《意见》明确提出：“从国家长远的经济发展和技术条件两个方面考虑，三峡水利枢纽是需要修建而且可能修建的，现在应当采取积极准备和充分可靠的方针，进行各项有关的工作。”但也否定了三峡工程近期上马的提案。
1958年3月30日，毛泽东乘“江峡”轮视察三峡。他向身旁的船员们说：“有些地方航道仍然不好，在三峡修一个大水闸，又发电，又便利航运，还可以防洪、灌溉，你们赞成吗？”船员立即回答：“太赞成啦!修了水闸，航行就更加方便了。”毛泽东执三峡之牛耳，超脱坦荡。
1958年6月，长江三峡水利枢纽第一次科研会议在武汉召开，82个相关单位的268人参加，会后向中央报送了《关于三峡水利枢纽科学技术研究会议的报告》。
同年8月，周恩来主持了北戴河的长江三峡会议，更具体地研究了进一步加快三峡设计及准备工作的有关问题，要求1958年底完成三峡初设要点报告。会议还明确指出：“为1961年做好准备。”从这一年开始，军事部门开始做长期的、大量的工程防护试验研究工作。
就在各项前期工作紧锣密鼓地向前推进，三峡工程上马指日可待的时候，毛泽东却提出了一个令人惊诧的问题——水库寿命问题，使兴建三峡的热潮骤然降温。
1958年夏天，毛泽东在武汉东湖宾馆召见了林一山，特别问到三峡水库寿命的问题。林一山依据此领域的一般规律，回答说：三峡水库大约可以运行200—300年。听到这里，毛泽东心里一沉。稍停片刻，毛泽东不无惋惜地说：“这样大的工程，千年大计的工程，200—300年就淤死了，很可惜。”
在毛泽东看来，大型水库应当经“千年”而不衰，可以长期使用；200—300年的使用期实在是太短了。用周恩来的话来讲，三峡工程应当“千秋万代”都能安全使用，不会出问题。既然三峡水库是“千年大计”，要管千秋万代，那就一定要“精心设计，精心施工”，确保长期使用，否则，宁可缓建或不建。
（三）一波三折
正当三峡工程论证进行当中，中苏关系破裂，苏联撤走全部在华专家。同时，国民经济困难局面的出现和持续打断了三峡工程论证的正常步伐，随后，“文化大革命”爆发，“珍宝岛事件”导致边境冲突，国际形势骤然紧张，毛泽东号召全国：“要准备打仗!”发出“备战、备荒、为人民”的号召。这些成为考虑一切问题的出发点和立足点，三峡工程问题便不可避免地被束之高阁。1969年，张体学向毛泽东请示三峡工程时，毛泽东忧心忡忡：“现在不考虑修三峡，要准备打仗。要考虑脑壳上顶200亿立方米水的问题……”
