第三届全国人民代表大会第一次会议选举刘少奇为中华人民共和国主席，宋庆龄（女）、董必武为副主席，根据刘少奇主席的提名，决定周恩来为国务院总理。选举朱德为第三届全国人大常委会委员长，彭真、刘伯承、李井泉、康生、郭沫若、何香凝（女）、黄炎培、陈叔通、李雪峰、徐向前、杨明轩、程潜、赛福鼎·艾则孜、林枫、刘宁一、张治中、阿沛·阿旺晋美、周建人等18人为副委员长，刘宁一兼秘书长，马纯古等96人为委员。选举杨秀峰为最高人民法院院长，张鼎丞为最高人民检察院检察长。根据周恩来总理的提名，决定林彪、陈云、邓小平、贺龙、陈毅、柯庆施、乌兰夫、李富春、李先念、谭震林、聂荣臻、薄一波、陆定一、罗瑞卿、陶铸、谢富治等16人为国务院副总理，任命周荣鑫为秘书长。任命陈毅兼外交部部长，林彪兼国防部部长，李富春兼国家计划委员会主任，薄一波兼国家经济委员会主任，聂荣臻兼科学技术委员会主任，谢富治兼公安部部长，曾山为内务部部长，乌兰夫兼民族事务委员会主任，廖鲁言为农业部部长，王震为农垦部部长，刘文辉为林业部部长，许德珩为水产部部长，吕东为冶金工业部部长，高扬为化学工业部部长，段君毅为第一机械工业部部长，刘杰为第二机械工业部部长，孙志远为第三机械工业部部长，王诤为第四机械工业部部长，邱创成为第五机械工业部部长，方强为第六机械工业部部长，王秉璋为第七机械工业部部长，陈正人为第八机械工业部部长，张霖之为煤炭工业部部长，余秋里为石油工业部部长，傅作义为水利电力部部长，李四光为地质部部长，李人俊为建筑工程部部长，蒋光鼐为纺织工业部部长，李烛尘为轻工业部部长，吕正操为铁道部部长，孙大光为交通部部长，朱学范为邮电部部长，袁宝华为物资管理部部长，马文瑞为劳动部部长，李先念兼财政部部长，沙千里为粮食部部长，姚依林为商业部部长，叶季壮为对外贸易部部长，陆定一兼文化部部长，蒋南翔为高等教育部部长，何伟为教育部部长，钱信忠为卫生部部长，贺龙兼体育运动委员会主任，张奚若为对外文化联络委员会主任，方毅为对外经济联络委员会主任，廖承志为华侨事务委员会主任。根据刘少奇主席的提名，决定林彪、刘伯承、贺龙、陈毅、邓小平、徐向前、聂荣臻、叶剑英、罗瑞卿、程潜、张治中、傅作义、蔡廷锴为国防委员会副主席，方强等107人为委员。会议通过了第三届全国人大民族委员会和法案委员会的主任委员和委员名单。民族委员会由114人组成，谢扶民(僮族)为主任委员。法案委员会由41人组成，张苏为主任委员。