国家实验室，属于科学与工程研究类国家科技创新基地，体现国家意志、实现国家使命、代表国家水平的战略科技力量，是面向国际科技竞争的创新基础平台，是保障国家安全的核心支撑，是突破型、引领型、平台型一体化的大型综合性研究基地。国家实验室面向国际科技前沿，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。国家实验室依托一级法人单位建设，具有相对独立的管理权，以国家投入为主，并推行国际接轨的学术管理制度。国家实验室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。
国家实验室代表了国家最高科研水平，是按照国际一流标准建立的，规模巨大，包括本学科领域所有研究方向，人员配备最优秀，参与国际竞争，是多学科交叉的创新平台。国家实验室作为国家战略科技力量的核心和载体，集合国家科研力量，是国家最高水平的研究机构，担负重大的科研任务。其任务是按照国家意志执行重大科技任务，保障国家安全，取得突破性科技成果。
目前，据不完全统计，已通过认证的国家实验室有15个，涉及网络信息、能源、脑科学、人工智能、集成电路、医疗、量子信息、海洋、船舶、电磁、材料、种业等领域，总部分别在北京、上海、广州、深圳、合肥、青岛、武汉、成都、杭州、苏州和三亚。国家实验室的命名方式以地名为主，以体现国家实验室的地域特征和地理位置。、
下面就用列表方式来介绍这15个国家实验室。