國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)分為以下幾個(gè)階段：

2003年以前，建成并運(yùn)營(yíng)的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室有5個(gè)。

2003年后，科技部陸續(xù)批準(zhǔn)籌建15個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。

2015年，在15個(gè)籌建中的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室里，已有1個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室）通過(guò)科技部的批準(zhǔn)立項(xiàng)并試點(diǎn)運(yùn)行。

2017年，有5個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）和2003年以前建成的1個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)成6個(gè)國(guó)家研究中心，剩下的9個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室仍處于籌建狀態(tài)。

2022年1月消息，2022年北京市政府工作報(bào)告顯示，北京已成立掛牌成立中關(guān)村國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、懷柔國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、昌平國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。

2022年9月20日，上海市政府舉行“奮進(jìn)新征程 建功新時(shí)代”黨委專題系列新聞發(fā)布會(huì)。會(huì)上透露， 張江實(shí)驗(yàn)室、臨港實(shí)驗(yàn)室、浦江實(shí)驗(yàn)室3個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室率先掛牌成立并加快建設(shè)運(yùn)行。

2022年，嶗山實(shí)驗(yàn)室正式掛牌組建，其前身為青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，此為我國(guó)海洋領(lǐng)域唯一的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。

2024年1月，《2023上海科技進(jìn)步報(bào)告》出爐，其中披露，張江實(shí)驗(yàn)室、臨港實(shí)驗(yàn)室和浦江實(shí)驗(yàn)室3家國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)。

注：國(guó)家實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)十分嚴(yán)格，所以國(guó)家實(shí)驗(yàn)室基本都處于籌建狀態(tài)，加上體制問(wèn)題，導(dǎo)致部分國(guó)家實(shí)驗(yàn)室“籌”字難除，正式獲批的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室寥寥無(wú)幾。