2011年12月30日，華為發布了2012年行業趨勢，明確指出將在十大關鍵課題上搶先進行創新。這些課題包括：移動網路進入千兆乙太網、光纖網路、ALLIP網路、雲計算數據中心、業務支撐系統和運營支撐系統現代化、構建敏捷企業、構築彈性和智能的網路、構建多屏的數字分發渠道、實現ICT轉型、網路安全和隱私保護。
華為二次創業，從電信業進入IT領域，開始在多個領域搶先創新，通過技術研發與推出新的應用型產品，為構築信息社會貢獻商業智慧。
回顧跌宕起伏的20多年，從起步時的交換機到後來的GSM，再到3G，華為從簡單模仿到跟進研發，再到自主創新，技術創新成為華為高速發展的重要支撐。在技術研發方面，華為不斷超越自我，逐步克服起步晚的不利局面，追趕世界先進水平，從跟隨現有技術範式到齊頭進入新的技術範式，最終在3G時代與國際巨頭站到了同一起跑線上，並在3G技術上開始局部領先。
總結華為技術創新的方向和路徑，我們發現，華為的技術創新進程，可以分為四個階段。
第一階段（1988—1999年）：程式控制交換機模仿創新，搶佔國內市場。
20世紀80年代中後期，國內出現了200多家小型的國營和民營交換機生產商，華為就是其中的一家。當時華為的主要業務是代理香港地區生產的交換機在國內市場銷售，並且由於質量比國內的產品好，價格比進口產品低很多，很有競爭優勢。1990年以後，交換機技術範式開始從模擬向數字式快速演進，任正非發現了其中的商機，於是開始組織研製自己的數字交換機。
經過大血本的投入與模仿創新，華為先後研發出了JK1000半機械半數字局用交換機、萬門級C&C08交換機。此後10年內，C&C08交換機幫助華為奪回了中國市場。1995年，國外品牌在中國所佔的市場份額由最初的80%~90%，下降到50%。1999年，華為的銷售額達到120億元，2000年升至220億元，2001年增至255億元。
第二階段（1999—2003年）：核心零部件創新，鞏固市場。
模仿永遠只能跟在別人的後面，只有技術創新才能實現超越。在程式控制交換機時代，華為的技術創新、產品設計基本是模仿國外的廠家，真正屬於原創性的核心創新並不多。從1999年開始，華為經過兩年多的努力，生產出了全套光傳輸設備和ASIC（特定用途集成電路）。
之前，華為的ASIC全部依靠進口，成本很高，且容易受制於人。任正非下決心研製出具有自主知識產權的ASIC。於是，任正非設立了ASIC設計部，並投入了巨大的人力資源與物力資源。這樣，華為每年都可以設計出幾個主要晶元，然後由德州儀器或摩托羅拉等公司加工，以替代直接購買的晶元。
華為設計的晶元成本在15美元以下，直接採購國外廠商現成的晶元成本則超過100美元。華為一年至少需要數百萬片晶元，依靠自主研發，每年節約上億美元的成本，這也成為後來華為3G產品以優價取勝的關鍵因素。在自我研發、自我運用的過程中，華為省了不少錢，在這種利益的刺激下，華為研發出越來越多的自用產品，逐漸降低了進口元器件的開支。
2000年以後，華為的技術實力已經進入了全球第一陣營，成為市場的領先者。為了實現持續創新，鞏固通信市場，華為在全球範圍內組建研究所，利用全球技術人才進行專業化研發。華為先後在美國達拉斯和聖地亞哥、印度班加羅爾、瑞典斯德哥爾摩、俄羅斯莫斯科以及中國北京等地建立了研究所。全球各地的研究機構均有自己的主攻技術領域：美國達拉斯以ASIC技術及CDMA演算法為主，印度班加羅爾以軟交換技術、平台技術為主，瑞典斯德哥爾摩以基站架構和系統設計、射頻和核心演算法為主，俄羅斯莫斯科以演算法及射頻技術為主，中國上海以基站系統、終端、ASIC晶元為主，中國北京以核心網分組域、網關、終端為主。實踐證明，將技術分門別類、做重點研發的成效是非常顯著的。華為每年都會產生超過1000多項技術專利。
第三階段（2003—2010年）：搶先進入3G市場，領先全球。
中國進入3G時代比較晚，不過華為已經提前作好了準備。
2000年5月，國際電信聯盟正式公布了3G標準，標誌著全球進入3G時代。我國提交的TDSCDMA正式成為國際標準，與歐洲的WCDMA、美國的CDMA2000成為3G時代最主流的三大技術。不過，直到2009年1月7日，工業和信息化部才為中國移動、中國電信和中國聯通發放了3張3G牌照，中國正式進入3G時代。
早在1995年，任正非就指示華為人跟蹤國際上3G技術的走向，下決心進入3G領域。當時任正非基於幾個判斷：未來通信的發展趨勢是3G；華為是一個從固網到無線業務都能提供的供應商，有2G通信技術的基礎，有NGN的技術基礎，很自然地想到了發展3G業務，在3G技術研發上有很大的優勢。憑藉著長期的研發積累和與時俱進的技術創新，華為搶先進入了3G市場，最終實現全球領先。
1998年，華為開始投入WCDMA產品，至此，把全部精力放在3G業務上。從1998年到2008年，華為一共為WCDMA投入超過50多億元的資金。尤其是最近幾年，華為平均每年的投入都在10億元以上。
華為錯過了第一代移動通信產業技術飛躍的機會，憑藉著多年的努力，追趕上了第二代移動通信產業的發展步伐。在第三代移動通信領域，華為研發的3G無線上網卡、E5無線路由器、移動3G（TD-SCDMA）智能手機憑藉著領先技術成為市場的寵兒。為此，全球很多電信運營商都選擇與華為在3G領域進行商業合作。
華為伺機搶先的主要方式就是開放合作，通過併購汲取各類先進技術，以技術領先和技術優勢壓制對手。在技術創新過程中，任正非堅持自主開發原則，並非是完全封閉地進行自我研製，不吸納其他公司的科研成果；相反，他是在以自主研發為主、掌握核心技術的基礎上，採取積極心態，吸收世界各國最先進的技術，尋求在全球範圍內的技術合作。
任正非指出，華為要「遵循在自主開發基礎上廣泛開放合作的原則，重視廣泛的對等合作和建立戰略夥伴關係，使自己的優勢得以提升，優勢更優勢」。他還說：「如果我們和對手聯合起來搞研發，共同研發一個產品，研發成本降掉一半，我們的成本就降了一半。競爭對手也要手拉手，也要走向合作。」
華為在3G技術研發上充分體現了這一原則。中國政府一直大力支持並且扶持國內研發TD-SCDMA技術，但該產業鏈在研發方面一直存在很多薄弱環節。2002年，中德政府在高層互訪期間，德方代表希望繼續加大在中國3G市場的投入，而中方則希望儘快實現TD-SCDMA的產業化，雙方一拍即合。
2004年2月12日，總投資金額為1億美元的西門子華為TD-SCDMA正式成立。華為希望通過雙方的市場以及產品應用層面上的商業聯盟，把合作方向真正深入到技術標準的具體應用上，從而為華為國際化助力。是年2月，華為在戛納3GSM大會上推出了中國第一款UMTS/GSM雙模手機，引起了業內的廣泛關注。11月15日，華為在香港正式發布三款商用3G終端產品——U626、U326兩款手機和E600數據卡，標誌著華為正式跨入3G手機供應商的行列，成為全球為數不多的能夠提供3G端到端解決方案的幾家廠商之一。華為終端產品已經覆蓋了WCDMA、GSM、CDMA制式，包括手機、數據卡等多種產品形態。當其他國內廠商展示3G樣機的時候，華為3G終端的商用產品已經走在了前面。
多年來，華為先後與西門子、英飛凌、德州儀器、摩托羅拉、微軟、英特爾、昇陽微電腦、3、NEC、松下、朗訊、IBM等多家公司開展多方面的研發和市場合作。華為與NEC、松下合資成立了宇夢通信科技有限公司，而IBM則為華為設計基礎的生產系統。
收購是華為整合資源、迅速覆蓋目標市場的常用手段之一。2002年，華為完成了對光通信廠商OptiMight的收購，加強了在光傳輸領域的技術實力。2003年，華為收購了網路處理器廠商igine，以此加強其在交換機和路由器核心處理器方面的能力。華為還在矽谷投資了一家叫LightPointe的自由空間光通信（FSO）廠商，並藉此取得該公司FSO設備的貼牌資格。通過以上收購和投資，華為強化了傳輸與接入領域的技術優勢。
2005年5月，華為耗資1000萬元收購了宏智科技在湖北、青海的BOSS項目及在湖北、青海、新疆的BI項目的合