國家重點實驗室（英文：State Key Laboratory ）是依托一級法人單位建設、具有相對獨立的人事權和財務權的科研實體。
其作為國家科技創新體系的重要組成部分，是國家組織高水平基礎研究和應用基礎研究、聚集和培養優秀科學家、開展高層次學術交流的重要基地，實驗室實行"開放、流動、聯合、競爭"的運行機制。國務院部門（行業）或地方省市科技管理部門是行政主管部門，實驗室依托單位主要以中科院各研究所、重點大學為主體。
2003年前后科技部設立了"省部共建國家重點實驗室培育基地"計劃。2018年6月25日，科技部發布《關于加強國家重點實驗室建設發展的若干意見》，到2020年，實驗室數量總量保持在700個左右。
國家重點實驗室應圍繞國家發展戰略目標，面向國際競爭，為增強科技儲備和原始創新能力，開展基礎研究、應用基礎研究(含競爭前高技術研究)和基礎性工作?；蛟诳茖W前沿的探索中具有創新思想；或滿足國民經濟、社會發展及國家安全需求，在重大關鍵技術創新和系統集成方面成果突出；或積累基本科學數據、資料和信息，并提供共享服務，為國家宏觀決策提供科學依據。
1984年，為加快我國社會主義現代化建設，圍繞國家發展戰略目標，面向國際競爭，增強科技儲備和原始創新能力，原國家計委啟動了國家重點實驗室建設計劃，自1984年至1997年為國家重點實驗室起步階段，相繼建成155個國家重點實驗室。
1992年-1998年，為加強與國家安全息息相關的國防工業的發展，考慮到國防科技科學研究與應用開發的大量資金需求和保密性要求，國防科工委決定啟動國防科技重點實驗室建設計劃，原國防領域的國家重點實驗室陸續自動轉為國防科技重點實驗室，劃歸國防科工委管轄。國防科工委此后相繼審核增設了兩批國防科技重點實驗室，使得國防科技重點實驗室總數達到55個，其中位于高等院校的35個，位于研究所的20個。
2015年11月，國家科技部公布第三批企業國家重點實驗室名單，據了解，本次公布的75個國家重點實驗室，分布在新能源汽車、農業生物技術、高性能復合材料、核能、智能電網、電子核心基礎等多個領域。
2018年6月25日，科技部發布《關于加強國家重點實驗室建設發展的若干意見》，到2020年，基本形成定位準確、目標清晰、布局合理、引領發展的國家重點實驗室體系，管理體制、運行機制和評價激勵制度基本完善，實驗室經優化調整和新建，數量穩中有增，總量保持在700個左右。
2020年，國家重點實驗室的整體水平、開放力度、科研條件和國際影響力顯著提升。經優化調整和新建，國家重點實驗室總量保持在700個左右。其中，學科國家重點實驗室保持在300個左右，企業國家重點實驗室保持在270個左右，省部共建國家重點實驗室保持在70個左右。到2025年，國家重點實驗室體系全面建成，科研水平和國際影響力大幅躍升。
布局方面，《意見》明確，重點圍繞世界科技前沿和國家長遠發展，圍繞區域創新和行業發展，選擇優勢單位和團隊布局建設，適當向布局較少或尚未布局的地方、行業部門傾斜，加強與國家相關科教計劃重點任務布局的銜接，推動實驗室聚焦重大科學前沿問題，超前布局可能引發重大變革的基礎研究和應用基礎研究。
圍繞數學、物理、化學、地學、生物、醫學等相關領域，在干細胞、合成生物學、園藝生物學、腦科學與類腦等前沿方向布局建設。
為貫徹落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》，進一步加強國家重點實驗室建設，提高我國自主創新能力，2007年，中央財政設立了國家重點實驗室專項經費，從開放運行、自主選題研究和科研儀器設備更新三方面，加大對國家重點實驗室的穩定支持力度。
截至目前，中央財政累計安排專項經費173.3億元，其中2013年安排292個國家重點實驗室27.48億元，包括開放運行和自主選題研究經費20.72億元，儀器設備購置和升級改造經費6.76億元。
同時，中央財政創新支持機制和管理方式，注重績效考評，實行以五年為周期的定期評估機制，結合評估結果，分類分檔安排預算，既保障了國家重點實驗室的基本正常運行，又調動了其持續創新和發展的積極性。同時，建立了儀器設備購置與全國科技資源清查結果相銜接的機制，避免重復購置。
經過多年的建設與發展，國家重點實驗室已發展成為國家組織高水平基礎研究和應用基礎研究、聚集和培養優秀科技人才、開展高水平學術交流、科研裝備先進的重要基地，是我國科技創新體系的重要組成部分，在促進重大科研成果的產生和杰出科學家的培育方面，發揮了不可替代的重要作用。
國家重點實驗室作為國家科技創新體系的重要組成部分，是國家組織高水平基礎研究和應用基礎研究、聚集和培養優秀科技人才、開展高水平學術交流、科研裝備先進的重要基地。國家重點實驗室是依托大國家實驗室學和科研院所建設的科研實體，實行人財物相對獨立的管理機制和"開放、流動、聯合、競爭"的運行機制。
國家重點實驗室的主要任務是針對學科發展前沿和國民經濟、社會發展及國家安全的重要科技領域和方向，開展創新性研究。實驗室應在科學前沿探索研究中取得具有國際影響的系統性原創成果；或在解決國家經濟社會發展面臨的重大科技問題中具有創新思想與方法，實現相關重要基礎原理的創新、關鍵技術突破或集成；或積累基本科學數據，為相關領域科學研究提供支撐，為國家宏觀決策提供科學依據。
國家重點實驗室科研用房應集中，并擁有先進適用的儀器設備和完善的配套設施，儀器設備統一管理，高效運轉和開放共享。
國家重點實驗室應成為吸引、凝聚國內外優秀人才的基地。國家重點實驗室由固定人員和流動人員組成。固定人員包括若干優秀的學術帶頭人、高素質研究骨干、高水平技術人員和精干的管理人員；流動人員包括訪問學者、博士后研究人員。國家重點實驗室主任應是本領域高水平的學術帶頭人，具有較強的組織管理和協調能力，有足夠的時間和精力在實驗室工作，在實驗室的建設和發展中起主導作用；學術帶頭人為本領域有影響的學者，學術思想活躍，研究成果顯著。
國家重點實驗室按研究方向和研究內容設置研究單元，保持人員結構和規模合理，并適當流動。實驗室應具有良好的培養優秀中青年的條件與業績，能夠培養具有較好科學素質和科研能力的科研后備人才。
國家重點實驗室是本領域國內研究中心，對學科領域的發展具有輻射帶動作用。開展高水平和實質性的國內外學術交流與合作，積極參與國際重大科學研究計劃。
國家重點實驗室應具備較高的管理水平，建立良好的運行機制?？蒲蟹諊鷿夂?，學術風氣好。規章制度健全，日常管理科學有序。人員崗位職責明確，研究資料完整，環境整潔。
國家重點實驗室發展方向是依托單位的重點發展方向之一。依托單位優先支持實驗室的建設和發展，并提供相應的條件保障。
