国家科技重大专项事关国运和民生，引领国家技术进步和社会经济发展的方向。其实施对于落实科学发展观、推动创新型社会建设、促进可持续发展具有重要而深远的意义。提高科技重大专项项目管理的效率和效益一直为政府相关部门和广大科技工作者所关心。本文尝试将国家科技重大专项的项目管理过程与项目管理成熟度模型的理论相结合，探索提出一种能够提升国家科技重大专项项目管理水平的机制和方法，通过本文研究内容为国家科技重大专项项目管理水平的提升提供相应的理论研究基础。　　本文首先对科技重大专项的特点及项目实施存在的问题进行分析和梳理，通过对项目特点和现存的问题总结引入对项目管理及项目管理成熟度模型的思考，并对成熟度模型进行了全面分析，探寻项目管理成熟度模型应用于科技重大专项项目管理中所能发挥的作用。通过对国内外几类成熟度模型的概述和比较分析，选取PM3（项目管理成熟度模型）作为我国科技重大专项项目管理成熟度模型的研究起点，以该模型为基础提出面向国家科技重大专项项目管理成熟度模型，提出的成熟度模型主要包含三方面内容，即:国家科技重大专项项目管理评价指标体系、项目管理成熟度关键过程域和成熟度等级梯度及其定义。最后，以国家十六个科技重大专项之一——“高分辨率对地观测系统”作为研究案例，采用调查问卷的方式收集数据并对数据进行分析，验证了科技重大专项项目管理成熟度模型的有效性，形成了具有我国科技重大专项特色的项目管理成熟度模型。