1、建设国家实验室要以培育国际一流实验室为目标
国家实验室依托基础好、实力强、水平高的研究型大学和科研院所，在现有国家重点实验室和其它相关实验室的基础上高起点建设，发展目标是规模较大、学科交叉、人才汇聚、管理创新的国际一流实验室。
2、国家实验室的主要任务是组织开展与国家发展密切相关的基础性、前瞻性、战略性科技创新活动
国家实验室以国家现代化建设和社会发展的重大需求为导向，开展基础研究、竞争前高技术研究和社会公益研究，积极承担国家重大科研任务，产生具有原始创新和自主知识产权的重大科研成果，为经济建设、社会发展和国家安全提供科技支撑，对相关行业的技术进步做出突出贡献。国家实验室要面向国际科技前沿，凝炼发展目标和研究方向，开展原创性、系统性科学研究，攀登世界科学高峰。
3、国家实验室要建立全新的运行机制
国家实验室依托一级法人单位建设，是具有相对独立的人事权、财务权的科研实体。实行实验室主任负责制，以围绕重大科技问题组成的若干科学研究单元和公共技术支撑平台为基本组织结构。实行国际接轨的学术管理制度，以竞争和流动为核心的人事管理制度及科学合理的分配激励制度。实行岗位聘任制和任期制。
要有效整合科技资源，把科技创新的精华力量和高水平实验平台纳入国家实验室。依托研究型大学建设的国家实验室，一般应建在校园之内，充分发挥高校人才资源丰富、学科门类齐全、科研与教学相结合的优势，成为学校相对集中的科研区和高层次实验研究平台；依托科研院所建设的国家实验室，要与基础类科研院所的体制改革有机结合，为建设新型国立科研机构奠定基础。
国家实验室要有一定的规模，但同时也要实事求是，不搞拼凑和拼盘。要围绕主要发展方向，依托现有基础，对现有相关实验室进行有机整合，逐步发展。
4、国家实验室实行理事会管理制度
国家实验室实行国家相关部门、地方乃至社会力量共同建设、共同支持、共同管理的新体制。由国家相关部门、地方政府代表和本领域著名科学家组成的理事会决策国家实验室重大事宜。科技部将积极筹措经费，支持国家实验室建设。教育部“211工程”、“985工程”，中科院“知识创新工程”等要对国家实验室建设予以重点支持。鼓励地方、企业等以多种方式参与国家实验室建设。多方支持，共建共管。国家实验室实行国际专家评估制度。
5、国家实验室要把吸引、聚集和培养国际一流人才作为重要任务
国家实验室要把吸引、聚集和培养国际一流人才作为重要任务，积极参与国际人才竞争，千方百计吸引和选拔一流人才到国家实验室工作。国家实验室主任和主要学科带头人实行国际公开招聘。要注重科研团队的培育，努力形成一批规模大，年龄和知识结构合理，有凝聚力、有活力的创新团队。要制定有针对性的聘任、考评、激励制度与机制，培养和稳定一批高水平实验技术人员。
6、国家实验室应成为开放的国家公共实验研究平台
国家实验室应拥有先进完善的实验研究平台，为多学科交叉提供支撑。科研仪器统一管理，对国内外开放使用。鼓励国家实验室自主研制先进仪器设备和研发测量分析方法。国家实验室内部应注重学术交流；并以先进的装备和良好的学术气氛、学术地位吸引国内外优秀科学家来实验室开展独立或合作研究，努力建立“以我为主，广泛合作”的国际合作新模式，成为在国际相关领域有重要影响的研究基地。
2006年12月5日，科技部召开国家实验室工作通气会，决定扩大国家实验室试点，于近期启动海洋、航空航天、人口与健康、核能、新能源、先进制造、量子调控、蛋白质研究、农业和轨道交通等10个重要方向的国家实验室筹建工作，具体情况是：依托中国海洋大学等青岛海洋研究优势单位联合建设“青岛海洋科学与技术国家实验室”、依托北京航空航天大学建设“航空科学与技术国家实验室”、依托中国医学科学院建设“重大疾病研究国家实验室”、中国科学院合肥物质科学研究院牵头联合西南核物理研究院建设“磁约束核聚变国家实验室”、依托中国科学院大连化学物理研究所建设“洁净能源国家实验室”、依托上海交通大学建设“船舶与海洋工程国家实验室”、依托南京大学建设“微结构国家实验室”、依托中国科学院生物物理研究所建设“蛋白质科学国家实验室”，农业和轨道交通两个方向也将遴选优势单位组织筹建。
《国家中长期科学和技术发展规划纲要》明确提出，根据国家重大战略需求，在新兴前沿交叉领域和具有我国特色和优势的领域，主要依托国家科研院所和研究型大学，建设若干队伍强、水平高、学科综合交叉的国家实验室。经研究，科技部决定近期在海洋、航空航天、人口与健康、核能、新能源、先进制造、量子调控、蛋白质研究、农业和轨道交通等10个重要方向启动试点国家实验室筹建工作。
【国家科技部公布的国家实验室】：
1中国科学技术大学合肥同步辐射国家实验室http://www.nsrl.ustc.edu.cn/
2中科院高能物理研究所北京正负电子对撞机国家实验室http://www.ihep.ac.cn/xuemi/guojia-lab/index.htm
3中科院近代物理研究所兰州重离子加速器国家实验室http://www.impcas.ac.cn/usr/center/index.htm
4中科院金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室http://www.synl.ac.cn/
2003年启动的国家实验室试点（依托高校，独立建设或联合建设）：
中国科学技术大学微尺度实验室http://www.hfnl.ustc.edu.cn/
清华大学信息科学实验室http://www.tnlist.org.cn
北京大学+中科院化学所分子化学实验室http://bnlms.iccas.ac.cn/
华中科大+武汉邮科院+武汉数理所+中船717所武汉光电实验室http://wnlo.hust.edu.cn/
中科院物理所凝聚态实验室http://www.iphy.ac.cn/njt/index.html
2006年确定的第二批国家实验室:共10个
1)海洋－－－－青岛海洋科学与技术国家实验室
中国海洋大学等青岛海洋研究优势单位联合建设
2)航空航天－－－－航空科学与技术国家实验室
北京航空航天大学独家建设http://www.chinaaerolab.cn
3)人口与健康－－－－重大疾病研究国家实验室
中国医学科学院独家建设
4)核能－－－－磁约束核聚变国家实验室
中国科学院合肥物质科学研究院牵头联合西南核物理研究院建设（哈工程校友李建刚总设计师、副所长）
5)新能源－－－－洁净能源国家实验室
中国科学院大连化学物理研究所独家建设
6)先进制造－－－－船舶与海洋工程国家实验室
上海交通大学独家建设http://oe.sjtu.edu.cn/
7)量子调控－－－－微结构国家实验室
南京大学独家建设
8)蛋白质研究－－－－蛋白质科学国家实验室
中国科学院生物物理研究所独家建设
9)轨道交通--------现代轨道交通国家实验室
西南交通大学独家建设
10)农业----------现代农业国家实验室
中国农业大学独家建设