國家實驗室是體現國家意志、實現國家使命、代表國家水平的戰略科技力量，是面向國際科技競爭的創新基礎平臺，是保障國家安全的核心支撐，是突破型、引領型、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，科技部陸續批準了5個國家實驗室的試點（即籌建狀態）。

2006年，科技部啟動10個國家實驗室試點建設。

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。

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變為國家研究中心。

截至2022年1月，北京已成立掛牌成立中關村國家實驗室、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運行。

2022年，前身為青島海洋科學與技術試點國家實驗室的嶗山實驗室正式掛牌組建。