黃惟一在工作中非常注重探索和實踐。
1965年12月，黃惟一從北京航空學院畢業，被分配到上海機電二局20所。也就是從這時候起，他與中國航天結下了不解之緣。1976年以他為主研製成功國內第一套用計算機控制的火箭自動測試發射控制設備。1978年該設備獲全國科學大會“重大成果獎”。1977年末，他開始負責長征三號火箭自動檢測及發射控制設備的研製，解決了軟硬體的匹配及箭地計算機的通信問題，順利完成了長征三號火箭的測試和發射控制任務。該設備獲部科技進步一等獎和國家科技進步三等獎；1985年，長征三號運載火箭獲國家科技進步特等獎，他是主要參加者之一，榮立航天工業部一等功。
1983年他主持研製戰術飛彈綜合測試設備，系統採用CAMAC國際標準，是部內第一套採用CAMAC標準的型號綜合測試設備。該設備獲部科技進步二等獎，整車榮獲部科技進步一等獎，被用於某型號綜合測試車中。1986年他主持研製長征四號火箭自動測發設備，合理採用了CAMAC與GP-IB匯流排兼容方案，引入標準程控儀表，大大提高了測量精度，獲部科技進步二等獎；1992年長征四號乙火箭獲國家科技進步特等獎，他也是主要完成者之一。1989年他主持風雲一號衛星姿控機的研製工作，在國內首次用微機（80C86）為CPU實現衛星姿控，後又採用1750A標準的CPU為姿控機，使衛星穩定可靠。同年他還主持了VXI匯流排技術研究，其成果填補了國內空白。1997年，黃惟一獲“國家有突出貢獻的中青年專家”稱號。
作為一名技術專家，黃惟一在擔任上海航天技術研究院衛星工程研究所所長後，更認為自己有責任帶領全所幹部職工走出一條型號研製的發展之路。用黃惟一的話說，他要去尋找第三個“饅頭”。不論在什麼崗位，從事什麼工作，受多大委屈，他都以飽滿的熱情去尋找，尋找支撐本所發展的拳頭產品。
但最初的時光並不總是如意的。研究所的前任所長們尋找到了第一個“饅頭”——大力發展三產公司，第二個“饅頭”——民品加工，這些顯然都不足以支撐研究所的發展。於是，重點發展軍品也就成了第三個“饅頭”。
20世紀90年代中期，上海衛星工程研究所正處於低谷階段，形勢非常嚴峻，幾乎只剩下“長征三號”和“長征四號”地面設備及箭上二次電源還在繼續生產和研製，每年交付平均不到一發，每年經費最多不過1200萬元。這對一個近800人的研究所來講，實在是杯水車薪，難以為繼。作為所長的他憂心忡忡：任務不足，本所如何生存下去？這個問題常常困擾著他。他清醒地認識到，任務不會從天上掉下來，只能千方百計去爭取。為爭取任務，再大的困難也得克服。他帶著幾位同志四處奔波，以誠懇的態度感動了用戶，終於爭取到一個型號測試車的任務。
黃惟一還主動開展一些有關的預研課題的研究，爭取星上計算機、箭上“推進劑利用系統”計算機和彈上計算機的研製任務；他組織所內有關人員著手蒐集資料，進行系統方案論證。沒有經費，就自籌資金先幹起來。當時，與本所“競爭”的兄弟單位有上級定點的優勢，占有天時、地利之便。本所要能與之抗衡便只有先行一步，在預研上打基礎。能在關鍵時刻爭取到研製任務，是本所的一次重要轉機。由於抓住了這一機遇，為本所的進一步發展奠定了基礎，該所從此走出低谷，展現出良好的發展前景。
