20世紀50年代末，儘管我國已經具備了基本的對潛通信能力，但潛艇水下隱蔽通信問題仍然是影響潛艇兵力在近海作戰行動的「瓶頸」。建設大功率超長波電臺，滿足潛艇兵力遂行作戰任務對通信保障的需求便成為當務之急。
1958年4月18日，前蘇聯國防部長馬裡諾夫斯基元帥給我國國防部長彭德懷元帥來函，提議中蘇兩國在我國華南地區合建大功率超長波電臺和遠程收信中心，建成後由兩國共同使用。蘇方的建議是出於其海軍擴展考慮的，若在我華南地區再建一座電臺，等於其對潛指揮所向南延伸了數千公裡。經黨中央批准，6月12日彭德懷元帥代表國防部復函蘇國防部，婉言拒絕了中蘇合建的提議，並提出由我國自建、請蘇聯在技術上給予援助的建議。1958年6月28日，蘇海軍通信部副部長列特文斯基率領6人專家小組來華，帶來了蘇方的協議草案，其要點是：堅持中蘇兩國共同建設超長波電臺的原則；蘇方出資70%（提供設備），中方出資30%（負責土建）；建成後由中蘇共管共用，使用權限按投資額分配。
對於蘇政府的建議和草案，黨中央、中央軍委進行了認真的分析研究。7月21日，彭德懷元帥根據中央軍委會議精神，給蘇國防部長馬裡諾夫斯基回函，重申了由我國自建的原則。信中說：「歡迎蘇聯在設計和技術方面給予幫助和指導，有關工程的建設費用、設備費用及其他方面的一切開支，由中國全部承擔，這是我們責無旁貸的事情。」1958年7月底，蘇共中央第一書記赫魯雪夫率代表團來我國訪問，同毛澤東主席等領導人進行了會談，除討論中蘇兩黨兩國關係外，還就建設超長波電臺問題進行了實質性談判。8月3日，彭德懷元帥同馬裡諾夫斯基元帥分別代表兩國政府，在北京籤署了有關建設超長波電臺和收信中心的協定，即「八三協定」。協定的主要內容有：超長波電臺由中國自己建設，主權屬於中華人民共和國所有；蘇聯在設計和施工等技術方面給予幫助和指導；凡中國不能解決的裝備器材請蘇聯援助，通過訂貨方式解決；蘇聯提供的設計資料、裝備器材和派遣來華的專家以及其他方面的一切費用，均由中國通過貿易帳戶償付；建成後可以共同使用，並且應由兩國政府籤訂正式協定。
從1958年6月開始，海司通信兵處主任徐明德按照海軍蕭勁光司令員選址「不要離城市太遠，也不要太近，不要佔用大量農田」的指示，帶領蘇聯專家組跋山涉水、頂風冒雨跑遍了4個省份的20多個地點，終於在華北某地找到了一片比較滿意的地方，最後經國務院、中央軍委批准把該地作為超長波電臺的臺址，並確定工程代號為「5901」。1959年9月13日，蘇聯超長波電臺臺長伊林中校帶著專家組來到我國，同我方技術人員共同組成了工程設計辦公室。
1960年，當工程熱火朝天進行的時候，中蘇由於意識形態分歧的原因關係逐漸惡化。蘇聯政府單方面決定撤走全部在華專家，停止設備供應，撕毀了合同。
1961年2月，由海軍、國務院有關部委和總參通信兵部人員組成了超長波臺建設委員會。值得一提的是，周恩來總理一直關心超長波電臺的進展情況，他親自選調精兵強將，讓國務院建築工程部設計院承擔土建設計，中央廣播事業局設備製造廠承擔天線鐵塔加工和架設，海軍承擔技術工藝、安裝調試和地網的設計，以集體轉業的一個志願軍師為主體組建的第4工程公司承擔土建任務。
時任國務院副總理的羅瑞卿專門聽取了工程建設的情況匯報。海軍專門召開建委會，大家爭先恐後踴躍發言，發言集中到一點：不管遇到多大的困難，工程只能上不能下，中國人民有能力把這項工程建設好，要為中國人民爭口氣，要維護中華民族的尊嚴。於是，所有參建人員懷著強烈的民族自尊心，奮發圖強，艱苦創業，依靠自己的智慧和雙手，邊設計，邊施工，邊安裝，邊調試，使各項任務按計劃順利實施。
當時正值3年自然災害時期，物資奇缺、生活條件困難時刻考驗著全體建設者。比如，機房屏蔽層和地網系統需銅材150噸（當時銅材是依靠進口的），鐵塔拉線接頭鑄鋼加工需要豆油3噸，都是經國家計委特批解決的。那時糧食定量很低，每人每月10多公斤，副食品基本沒有，每頓飯每人只分到兩個黑面饅頭或兩個玉米面窩頭和一碗菜湯，食不果腹，不少同志身體浮腫，但為了保證「爭氣工程」的順利進行，大家發揚艱苦奮鬥精神，挖野菜，掏老鼠糧，組織人員開荒種地，搞農副業生產，想盡一切辦法渡過難關。
1964年4月的一天，正當安裝工程緊鑼密鼓進行之時，鄧小平等中央領導來到施工現場視察。他指示要自力更生，克服困難，把工程建好。同年7月，全國人大副委員長郭沫若也來到工地視察，並題詞：「在技術上要趕上和超過世界先進水平」。中央首長的視察和指示給全體參建人員以極大的鼓舞，1965年9月，工程的安裝和調試任務順利結束，11月進行了首次對潛通信試驗，試驗證明各項指標達到設計要求，效果良好。1966年2月，超長波電臺正式參加通信執勤任務，電波傳遍了五洲大洋，向全世界莊嚴宣告：新中國的第一座大型超長波電臺誕生了！