Реалізація пріоритетних напрямів розвитку науки і техніки забезпечується шляхом розроблення та виконання за визначеними пріоритетними тематичними напрямами наукових досліджень і науково-технічних розробок державних цільових програм, державного замовлення на науково-технічну продукцію, підготовку наукових кадрів, інформаційне та матеріально-технічне забезпечення наукових досліджень і науково-технічних розробок.
Перелік пріоритетних тематичних напрямів наукових досліджень і науково-технічних розробок формується центральним органом виконавчої влади у сфері наукової і науково-технічної діяльності за участю інших заінтересованих центральних органів виконавчої влади, Національної академії наук України та галузевих академій наук на основі результатів державної цільової програми прогнозування науково-технологічного та інноваційного розвитку України і затверджується Кабінетом Міністрів України ( 942-2011-п ) протягом шести місяців з дня набрання чинності статтею 3 цього Закону.
Перелік пріоритетних тематичних напрямів наукових досліджень і науково-технічних розробок за результатами їх реалізації може корегуватися протягом терміну дії пріоритетних напрямів розвитку науки і техніки.
Корегування пріоритетних тематичних напрямів наукових досліджень і науково-технічних розробок здійснює Кабінет Міністрів України за поданням центрального органу виконавчої влади у сфері наукової і науково-технічної діяльності.
Обсяги коштів, що спрямовуються на реалізацію кожного з пріоритетних напрямів розвитку науки і техніки, щорічно визначаються законом про Державний бюджет України.