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其作为国家科技创新体系的重要组成部分，是国家组织高水平基础研究和应用基础研究、聚集和培养优秀[[科学家]]、开展高层次学术交流的重要基地，实验室实行“开放、流动、联合、[[竞争]]”的运行机制。
国务院组成部门（行业）或地方省市科技管理部门是国家重点[[实验室]] <ref>[https://www.sohu.com/a/359007443_744387 国家实验室和国家重点实验室大盘点【中国科讯】]，搜狐，2019-12-08</ref> 的行政主管部门，实验室的依托单位以中科院各研究所、重点大学为主体。
2003年前后科技部设立了“省部共建国家重点实验室培育基地”计划，作为培育基础研究“国家队”的“预备队”，以进一步加强地方与[[国家]]在基础研究方面的衔接。2018年6月25日，科技部发布《关于加强国家重点实验室建设发展的若干意见》，到2020年，实验室数量总量保持在700个左右。
国家重点实验室应围绕国家发展战略目标，面向国际竞争，为增强科技储备和原始创新能力，开展基础研究、应用基础研究(含竞争前高技术研究)和基础性工作。或在科学前沿的[[探索]]中具有创新思想；或满足国民经济、社会发展及国家安全需求，在重大关键技术创新和系统集成方面成果突出；或积累基本科学数据、资料和信息，并提供共享[[服务]]，为国家宏观决策提供科学依据。
1984年，为加快我国[[社会主义]]现代化建设 <ref>[https://www.sohu.com/a/479296106_120411014 改革开放和社会主义现代化建设伟大成就综述]，搜狐，2021-07-24</ref> ，围绕国家发展战略目标，面向国际竞争，增强科技储备和原始创新能力，原国家计委启动了国家重点实验室建设计划，自1984年至1997年为国家重点实验室起步阶段，相继建成155个国家重点实验室。
1992年-1998年，为加强与国家安全息息相关的国防工业的发展，考虑到国防科技科学研究与应用开发的大量资金需求和保密性要求，国防科工委决定启动国防科技重点实验室建设计划，原国防领域的国家重点实验室陆续自动转为国防科技重点实验室，划归国防科工委管辖。国防科工委此后相继审核增设了两批国防科技重点实验室，使得国防科技重点实验室总数达到55个，其中位于高等院校的35个，位于[[研究所]]的20个。