我雖近80歲，明知寡不敵眾，自當單槍匹馬，出來應戰，直至戰死為止，決不向專以力壓服不以理說服的那種批判者投降。
——馬寅初，1959年
從1959年到1961年，後世稱為「三年災害」時期，國民經濟由前一年的瘋狂躍進陡然跌入空前的蕭條低迷。全國工廠關停近半，2000多萬新招職工被驅回農村。因糧食短缺，廣大鄉村爆發大面積的餓死人現象，非正常死亡人口超過2000萬，個別地方甚至出現了「人相食」的慘況。
如此慘烈景象的發生，有客觀和主觀兩方面的原因，用劉少奇的話說，是「三分天災，七分人禍」。
關於這三年中國是否發生了嚴重的自然災害，後世有兩種不同的觀察。
英國《泰晤士報》在1960年11月9日的一則報道中說：「1959~1960年，將以大旱災被載入中國的歷史。在北方的廣大地區約有200天沒有下雨，也沒有下雪，在夏末乾旱中斷後，許多地區又被大雨所淹沒……共產黨人在天氣上一直難得是幸運的，但是過去這一年是最壞的一年。」據國家統計局、民政部編撰的《1949——1995中國災情報告》記載，1959年全國出現了「受災範圍之大，在50年代是前所未有的」嚴重自然災害，受災面積達4463萬公頃，且集中在主要產糧區河南、山東、四川、安徽、湖北、湖南、黑龍江等省區，除旱災、霜凍、洪澇、風雹外，還出現了不多見的蝗災、黏蟲災、鼠災。1960年，災情繼續擴大，北方持續爆發特大旱災，東部沿海省區則受嚴重颱風洪水沖擊，受災農田面積擴大到6546萬公頃。進入1961年後，災情未得緩解，大旱蔓延黃河、淮河和整個長江流域，河北、山東、河南三個主要產糧區的小麥比上一年最低水平又減產50%，很多農田顆粒無收。8~10月間，東南沿海諸省遭受颱風襲擊11次，其中12級以上的占9次，為建國以來之最。
然而，也有學者認為，這三年發生的自然災情不能算是全國性特大災害。據《中國水旱災害》一書描繪的1959~1961年全國各省市乾燥度距離平均值圖顯示，三年全國乾燥度距離平均值均在正常變化範圍之內。另外，據氣象專家編製的1895~1979年「全國各地歷年旱澇等級資料表」表明，這三年沒有發生嚴重的自然災害，屬於正常年景，若以旱災而論，1960年的旱情輕於1972年和1978年。《時代週刊》在1961年1月6日的一則報道中認為：「不是所有的西方觀察家都認為乾旱和洪水應該為糧食緊缺負責。他們指出日本的氣象報告顯示，中國今年的氣象並無什麼異常，他們懷疑所謂自然災害乃是被發明與誇大的，為的是掩蓋食物短缺的真正原因：政府剝奪食物出口到國外換取工業建設用的機器與設備。」到9月15日，這家雜誌又引用香港大學經濟學家斯達特·科比（E.StuartKirby）的研究指出，香港、台灣和廣東有著十分相似的天氣，天氣確實不好，但是香港農作物減產8%，台灣減產13%，廣東則是30%。科比教授的結論是，中國的問題不僅僅是因為天氣，還有農民廣泛的士氣消沉。
科比教授的觀察應該是比較接近真相的，糧食的大幅度減產，既與自然災害有關，同時也是過激政策的後果。
「大躍進」的後遺症是嚴重的。首先是「放衛星」導致的高徵收。產量是虛的，徵購可是實的，1958年的糧食產量實際只有4000億斤，卻按虛報的7500億斤徵購，全國征了1095億斤，占年產量的27.3%，已達到農村承受能力的極限。然而，1959年徵購卻高達1348億斤，占年產量的39.6%，農民的口糧和下一年的種子也被征走了，農民不願交，就搞反右傾、反瞞產、反私分，甚至抓人、關人、打人。
其次是大量青壯年農民仍然被拉去大煉鋼鐵和大修水庫，在旱情嚴重的1959年秋冬，僅山東就有887萬青壯年在煉鋼鐵和修水庫，全省秋播面積不及往年的3/4，在三年中，山東共荒蕪農田5000萬~6000萬畝。可怕的糧食危機就這樣降臨了，到1960年，全國的糧、棉、油和生豬擁有量分別比1957年下降了29.7%、38.5%、56.1%和36.4%，糧食產量實際已猛降到了2870億斤，而徵購額卻比上一年還要多，高達1408億斤。趙發生在《當代中國的糧食工作》一書中更披露了一個事實：由於對形勢的判斷失誤，中國甚至還在1958~1960年三年中大量出口糧食，其中，1958年淨出口65億斤，比1957年猛增73.1%，1959年淨出口94.8億斤，又比上一年增加45.8%，1960年仍淨出口20億斤。
當悲劇發生的時候，「放衛星」最積極的地方，就是景象最悲慘的地方，全國的「衛星」以河南放得最多，河南又以出了「碴岈山衛星」的信陽地區最耀眼。三年中，河南非正常死亡人口在200萬以上，死亡牲畜74萬多頭，荒蕪土地440餘萬畝，為全國最慘烈的省份。一向為豫東南「魚米之鄉」的信陽地區更是餓死100多萬人，很多鄉村絕炊絕戶，浮腫病大面積蔓延，農民大量外逃或餓死，爆發了震驚全國的「信陽事件」。時任湖北省委第一書記、受中央委託去河南實地調查的王任重回憶說：「（信陽）西平縣因為放小麥『衛星』，受打擊的有1萬多人，打跑7000人，打死300多人，這是多麼殘忍的事情！」河南省委在向中央檢討時，也稱這個時期的信陽「一時間成了一個恐怖世界、黑暗世界」。
從1959年春季開始，糧食危機就已經燒進了大城市。2月，美國《時代週刊》記者發現，在北方最普通不過的捲心菜居然成了「配給物資」。它的記者描述道：「儘管上個月中國政府號稱糧食增產了102%，但是城市糧食配給的定量卻被削減了，捲心菜開始第一次登上了配給物資的列表，之後洗衣服的肥皂也開始需要配給，每人每月的食糖被減低到略高於1磅。在沿海的廣東省出現魚肉短缺，上海則是難以買到肉食。」在隨後的兩年裡，關於食品短缺和人口死亡的報道不時出現，1960年5月16日的報道稱：「來自某個公社的消息說那裡50%的兒童都因為營養不良而死亡，雖然沒有大量的歉收報道，但是很明顯中國把廣東的農產品運到城裡給產業工人，或者賣到國外換取外匯，在一個地方，農民使一輛火車出軌，搶奪了把他們的穀物送往北方的列車。」在8月22日的一則報道中，記者援引福州一位母親給她在香港的兒子的信說，「要不是你寄點錢回來，我們一年也吃不到一塊肉」。
實際的情況，與《時代週刊》記者的零星描述相去並不太遠。到1960年6月，北京庫存糧食只夠7天的銷量，天津僅夠10天，上海已無庫存，靠借外貿部門的出口大米度日，連一向為中國糧倉的東三省和四川都向中央告急要米。中部最大的鋼鐵企業武漢鋼鐵廠存米無多，工人們只好發明了「超聲波」蒸米法，把大米連蒸幾次，使之膨脹而能「填飽」肚子。清華大學則成功地發明了「增飯法」：一鍋下米300斤，水要逐步加入。先干煮40分鐘，然後第一次加水120斤；過15分鐘，第二次加水200斤；再過15分鐘，第三次加水520斤；在米下鍋以後，最後加水100斤，等10分鐘，就可以開飯。這個辦法被當成重大科研發明廣為推廣。
9月，中央發出指示，要求各地群眾「低標準，瓜菜代」，大搞代用食品。不久前還在為「糧食多了怎麼辦」而日夜攻關的科學家們專門「研製」出了「代食品」，如玉米根粉、小麥根粉、玉米稈曲粉、人造肉精、小球藻等，這些名詞看上去很「科學」，其實就是把原本當肥料或餵豬的玉米、小麥桿子碾碎了當糧食吃，所謂「人造肉精」則是一種食用酵母。
代食品中，最有名的是「小球藻」，這是一種水面浮生植物。1960年7月6日，《人民日報》發表社論《大量生產小球藻》，認為小球藻不僅是很好的精飼料，而且具有很高的食用價值。社論寫道：小球藻「蛋白質含量比大米高5倍，比小麥高3倍多」，「用小球藻試制的糕點、麵包，質高味美，清香可口」。
一個名叫周孜仁的學生當時就讀於成都五中，他在回憶文章中詳細記敘了當年培植「小球藻」的經歷：把原來宿舍區供學生洗衣取水的池子改為「藻類繁殖池」。先滿灌清水，再加上小便。因為據說「小球藻」在小便濃度較大的環境裡，繁殖尤為迅速。接著把「藻」苗倒進去，攪拌十天半月，池水先是發綠，繼而發黑，最後發臭，藻類培養宣告成功，於是舀出兩桶往大食堂的鍋裡倒，同時，向水池補足新尿兩桶。如此反覆，以確保同學們每頓飯裡都有充足的小球藻。
就在國內經濟形勢急劇惡化的時候，在外交上則同時發生了一件大事：1960年7月16日，蘇聯突然宣佈召回全部援華專家，世界上最大的兩個社會主義國家徹底決裂。
中蘇關係自斯大林去世，特別是赫魯曉夫發表了「秘密報告」之後，就變得別彆扭扭。1958年初，毛澤東提出「反教條主義」，對蘇聯發展經濟的做法提出了批評，他認為蘇聯的根本問題是「見物不見人」，依靠官僚技術階層和他們制定的規章制度管理經濟，其要害是限制了廣大群眾的積極性。蘇聯對中國的經濟發展戰略也不能理解，該年7月26日，新華社《內部參考》刊登一篇電訊稿，透露部分蘇聯官員和專家對中國的「大躍進」和人民公社不以為然，甚至在報紙上對熱火朝天的人民公社運動隻字不提，這很是讓中國領導人惱火。
這種矛盾很自然地反應到數千名援華專家身上。曾任鞍鋼副總經理兼總工程師的馬賓在30年後對歷史學者羅時敘講過一段回憶：1958年，他在北戴河親耳聽了毛主席關於鋼產量由535萬噸翻番達到1070萬噸的講話，會上群情激昂，有人當場作詩曰：「坐八百看一千，土辦法不花錢，大家一起努力幹，年底一定會實現。」馬賓對這個目標很是懷疑，可是卻不敢公開質疑，回到工廠後，「蘇聯專家規定的章程不要了，高爐拚命裝料，眼見就是胡來，不合格的鋼也出爐了。煉鋼車間把規章都燒了，對產品質量也不進行檢查了」。後來的結果是，鞍鋼生產出來的一級鋼軌的產量由過去的93%降低到了42%。
這種躍進做法讓蘇聯專家很是不解。廣西有了新建的煉鐵廠要請蘇聯專家去指導，可是專家們從報上看到那個廠煉鐵是用木柴燒的，就死活也不肯去。齊齊哈爾的富拉爾基鋼鐵廠是完全由蘇聯人援助建成的，為當時國內規模最大、技術水平最好的特種鋼廠，在生產汽輪機的大型鍛釘時，中方為了創造紀錄，違反既定的工藝規程，熱火朝天地一陣猛干，結果煉出大量的廢品。一些蘇聯專家對鋼鐵領域發生的盲目過熱很擔心，他們向蘇聯使館作了反映，再由使館向中方上級提意見，結果當然引來很大的反感。
發生在鋼鐵領域的衝突並非個例。第二機械工業部的二○二廠發生了這樣一件事情：這個工廠是研製核武器部件的，當時正處在設計階段，蘇聯專家按常規提出設計工作應分為三步，即初步設計、技術設計和施工設計。但中方認為，在當前大躍進的大好形勢下，應打破常規，三步並做兩步走，取消技術設計環節。為了說服蘇聯專家，中方特別組織他們參觀了創造萬斤畝產紀錄的徐水縣，試圖用中國農民的「放衛星」精神打動他們，誰料，專家們一到田頭，又對糧食產量的真實性產生了懷疑。在爭執不下的情況下，中方決定不聽蘇聯人的意見了，結果在後來的施工過程中，不斷遇到麻煩，大大小小的修改達幾百次之多。
在水利和電力系統服務的別斯托夫斯基報告說：「中國同志決定簡化電力裝置，這將降低它們的可靠性，其結果不可避免地將導致事故的發生。」哈爾濱火電廠專家組組長克利莫夫在1959年7~10月間向中方遞交了十多封抗議信和申訴信，報告工廠違反鍋爐的操作規章貿然躍進，但一直無人過問，最後引起工廠大爆炸，造成重大人員傷亡。最可笑的是北京航空學院，它要求蘇聯專家幫助設計時速3700公里的飛機，這讓他們十分為難，因為只有火箭才能達到這樣的速度。