國家實驗室是體現(xiàn)國家意志、實現(xiàn)國家使命、代表國家水平的戰(zhàn)略科技力量，是面向國際科技競爭的創(chuàng)新基礎(chǔ)平臺，是保障國家安全的核心支撐，是突破型、引領(lǐng)型、平臺型一體化的大型綜合性研究基地。
2000年底，國家同步輻射實驗室等5個首批國家實驗室全部通過驗收。
2000年至2003年，科技部陸續(xù)批準了5個國家實驗室的試點（即籌建狀態(tài)）。
2006年，科技部啟動10個國家實驗室試點建設(shè)。
截至2016年底，在籌建的國家實驗室里，除1個國家實驗室正式獲批成立外，其余14個試點的國家實驗室仍處于籌建狀態(tài)。
2017年11月21日，第二批籌建的國家實驗室和首批名單里的1個國家實驗室被科技部批準轉(zhuǎn)變?yōu)閲已芯恐行摹?/p>
截至2022年1月，北京已成立掛牌成立中關(guān)村國家實驗室、懷柔國家實驗室、昌平國家實驗室。
2022年9月消息，上海市政府在新聞發(fā)布會上透露，張江實驗室、臨港實驗室、浦江實驗室3個國家實驗室率先掛牌成立并加快建設(shè)運行。
2022年，前身為青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點國家實驗室的嶗山實驗室正式掛牌組建。
| 號 | 國家實驗室名稱 | 狀態(tài) | 依托單位 | 城市 |
| 1 | 國家同步輻射實驗室 | 建成 | 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) | 合肥 |
| 2 | 正負電子對撞機國家實驗室 | 建成 | 中國科學(xué)院高能物理研究所 | 北京 |
| 3 | 北京串列加速器核物理國家實驗室 | 建成 | 中國原子能科學(xué)研究院 | 北京 |
| 4 | 蘭州重離子加速器國家實驗室 | 建成 | 中國科學(xué)院近代物理研究所 | 蘭州 |
| 5 | 嶗山實驗室 | 入軌運行 | 中國海洋大學(xué)等 | 青島 |
| 6 | 磁約束核聚變國家實驗室（籌） | 籌建 | 中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院、 核工業(yè)西南物理研究院 | 合肥 |
| 7 | 潔凈能源國家實驗室（籌） | 籌建 | 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所 | 大連 |
| 8 | 船舶與海洋工程國家實驗室（籌） | 籌建 | 上海交通大學(xué) | 上海 |
| 9 | 微結(jié)構(gòu)國家實驗室（籌） | 籌建 | 南京大學(xué) | 南京 |
| 10 | 重大疾病研究國家實驗室（籌） | 籌建 | 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 | 北京 |
| 11 | 蛋白質(zhì)科學(xué)國家實驗室（籌） | 籌建 | 中國科學(xué)院生物物理研究所 | 北京 |
| 12 | 航空科學(xué)與技術(shù)國家實驗室（籌） | 籌建 | 北京航空航天大學(xué) | 北京 |
| 13 | 現(xiàn)代軌道交通國家實驗室（籌） | 籌建 | 西南交通大學(xué) | 成都 |
| 14 | 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)國家實驗室（籌） | 籌建 | 中國農(nóng)業(yè)大學(xué) | 北京 |
| 15 | 中關(guān)村國家實驗室 | 掛牌成立 | / | 北京 |
| 16 | 懷柔國家實驗室 | 掛牌成立 | / | 北京 |
| 17 | 昌平國家實驗室 | 掛牌成立 | / | 北京 |
| 18 | 張江實驗室 | 掛牌成立 | / | 上海 |
| 19 | 臨港實驗室 | 掛牌成立 | / | 上海 |
| 20 | 浦江實驗室 | 掛牌成立 | / | 上海 |
