2기 기본계획(2001-2005)이 수립된 시기는 세계가 지식기반사회로 돌입하고 인구, 자원, 환경문제 등을 주요 이슈로 보기 시작했다. 이에 계획은보다 전략적이고 중점화하고 정부투자의 효과성과 효율성을 고려하여 정책을 수립했다는 점이 가장 큰 특징이다. 중점분야를 선정하고 과학기술 시스템개혁 방안도 추진했다.
2기 기본계획(2001-2005)이 수립된 시기는 전 세계적으로 지식기반사회에 돌입하였고 인구, 자원, 환경 문제 등이 중요한 이슈로 등장한 시기였다. 이에 기본계획에서 도 지식 창조와 활용을 중심으로 추진전략을 제시하였고, 기초연구 분야의 지원 및 경쟁적 자금도 확대하였다. 1기 계획이 과학기술기본법의 방향에 따라 전체적인 내용을 다루었다면 2기 계획은 보다 전략적이고 중점화하는 방향, 그리고 여전히 국가 재정상황이 원활하지 않은 상태에서 정부 투자의 효과성과 효율성을 고려하는 방향에 따라 정책을 수립했다는 점이 1기와 구분되는 가장 큰 특징이다. 구체적으로 살펴보면 2기 계획에서는 기초연구를 추진하면서 국가적･사회적 과제에 대응하여 중점화해야 할 분야로 생명과학, 정보통신, 환경, 나노기술･재료의 4개 분야를 중심으로 에너지, 제조기술, 사회기반, 프런티어를 포함한 총 8개 분야를 선정하여 추진하였다. 이러한 중점화 전략과 함께 성과창출과 활용을 위한 과학기술 시스템 개혁 방안도 추진하였다. 또 연구개발 시스템 개혁 방안 중 하나로 경쟁적 자금 확대 기조를 유지하면서 경쟁적 자금을 획득한 기관에 약 30% 수준의 간접경비를 배분하는 방안을 도입하는 것 등이 포함되었다.