4기 과학기술기본계획이 추진되던 시기에 동일본 대지진과 후쿠시마 원전 사태, 고령화와 저출산, 장기적인 경기침체, 이공계 기피 현상, 천연자원과 에너지, 신흥국의 경제성장 등 대내외적 문제에 대응이 필요했다. 또한 다른 문제와의 연계와 국민적 공감이 부족한 점이 4기 기본계획 수립 시 제기되었다.
4기 과학기술기본계획(2011-2015)이 수립되어 추진되던 시기에는 동일본 대지진과 후쿠시마 원전 사태라는 대내적인 큰 문제가 있었다. 그 뿐만 아니라 이와 같이 예측하지 못했던 위기, 그리고 고령화와 저출산, 장기적인 경기침체에 대한 대응과 같은 대내적인 문제와 천연자원과 에너지, 신흥국의 경제성장 등의 대외적 문제에도 대응이 필요했다. 또한 우리나라에서도 문제로 지적되고 있는 학생들의 이공계 기피 현상은 일본에서도 문제로 인식하고 있는 부분이었다. 우수 연구자와 기술자가 퇴직 연령기에 접어들고 국가적으로 논문의 점유율과 피인용도 순위가 하락하면서 경쟁력 하락에 대한 우려가 제기되었다. 3기 기본계획에서 인재정책이 중요시 되었으나 연구자경력 경로의 확립 지연 문제를 비롯하여 연구자가 미래 전망을 그리기 힘들다는 한계점도 있었다. 또한 현재까지 추진된 기본계획이 경제, 교육, 방재 등의 중요 문제와 유기적 연계가 희박한 상태에서 기본계획이 주로 과학기술의 ‘진흥’ 정책으로 추진되어 온 측면이 있다는 점, 그리고 과학기술의 투자가 국민적 이해를 얻고 있지 못하다는 점 등의 문제가 4기 기본계획 수립 시 제기되었다.