中國(guó)目前的實(shí)驗(yàn)室大致可分為：校級(jí)/所級(jí)、市級(jí)、省/部級(jí)、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。其中國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室有幾百個(gè)，唯獨(dú)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的數(shù)量是寥寥無(wú)幾。

我國(guó)級(jí)別最高的實(shí)驗(yàn)室為國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。國(guó)家實(shí)驗(yàn)室是體現(xiàn)國(guó)家意志、實(shí)現(xiàn)國(guó)家使命、代表國(guó)家水平的戰(zhàn)略科技力量，是面向國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)的創(chuàng)新基礎(chǔ)平臺(tái)，是保障國(guó)家安全的核心支撐，是突破型、引領(lǐng)型、平臺(tái)型一體化的大型綜合性研究基地。國(guó)家計(jì)委在沒(méi)有改組成國(guó)家發(fā)改委之前，陸續(xù)批準(zhǔn)建設(shè)了以下五個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（至2000年底，全部通過(guò)驗(yàn)收）：

其中國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室坐落于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)西校區(qū)，是我國(guó)第一個(gè)建成的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室于1983年4月8日獲批立項(xiàng)，這也就是中科大西校區(qū)8348學(xué)術(shù)咖啡廳的來(lái)歷。1985年我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入調(diào)整時(shí)期，由于國(guó)家經(jīng)費(fèi)緊張，工程建設(shè)面臨著下馬的危險(xiǎn)。嚴(yán)濟(jì)慈將此事報(bào)告給鄧小平同志，中央先后派胡啟立、宋健到科大了解情況。在鄧小平同志的支持下，同步輻射實(shí)驗(yàn)室工程不僅沒(méi)有下馬，反而克服困難，加緊建設(shè)。

正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室位于中國(guó)科學(xué)院高能物理所。1984年10月7日，鄧小平在正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室奠基典禮上為基石培上第一鍬土。該實(shí)驗(yàn)室是近日電視劇《三體》里面"良湘加速器"的原型。

2003年，科技部批準(zhǔn)新的第一批共計(jì)5個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室并開(kāi)始籌建，然而經(jīng)過(guò)這么多年的建設(shè)，這些實(shí)驗(yàn)室依舊沒(méi)有拿掉”籌“字。2019年前后科技部將這批實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)為了國(guó)家研究中心。

其中合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）坐落于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)東校區(qū)，該實(shí)驗(yàn)室2021年被美國(guó)商務(wù)部工業(yè)與安全局列入制裁實(shí)體清單。

2006年12月5日，科技部召開(kāi)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室工作通氣會(huì)，決定擴(kuò)大國(guó)家實(shí)驗(yàn)室試點(diǎn)，啟動(dòng)海洋、航空航天、人口與健康、核能、新能源、先進(jìn)制造、量子調(diào)控、蛋白質(zhì)研究、農(nóng)業(yè)和軌道交通等10個(gè)重要方向的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室籌建工作。

針對(duì)2006年的這批，事實(shí)上并沒(méi)有經(jīng)過(guò)國(guó)家的正式批準(zhǔn)建設(shè)，第一批（2003年）是經(jīng)過(guò)正式批準(zhǔn)立項(xiàng)進(jìn)行建設(shè)的，第二批（2006年）只是讓一些單位上報(bào)申請(qǐng)書(shū)，但沒(méi)有經(jīng)過(guò)科技部批準(zhǔn)立項(xiàng)。遲遲得不到批復(fù)令各實(shí)驗(yàn)室人員感到委屈，大連化物所的潔凈能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室籌備啟動(dòng)時(shí)，科技部相關(guān)人員甚至沒(méi)有出席。情況后來(lái)出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，2011年10月，科技部副部長(zhǎng)陳小婭陸續(xù)視察調(diào)研了中國(guó)科學(xué)院大連化物所、生物物理所等第二批國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建設(shè)單位。這一批僅得到地方支持的未批先建"黑戶口"國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌），各依托單位正在積極發(fā)展，爭(zhēng)取能夠像2003年這批籌辦的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室一樣轉(zhuǎn)為國(guó)家研究中心。