1984年，为支持基础研究和应用基础研究，原国家计委组织依托原基础实施国家重点实验室建设计划，主要任务是在中国科学院、教育部等部门的相关大学和研究所建设一批国家重点实验室。
国家重点实验室在1984-2009年经历了初期和发展阶段，正进入升级阶段。
一、初始阶段(1984年)－1997年）：探索管理机制和运行机制，建立155个国家重点实验室。
1984-1993年，将建设一批基础研究实验基地。我国利用科技三项资金投资9.1亿元，建设了81个国家重点实验室，重点布局基础理论研究；1991-1995年，我国利用世界银行贷款投资8634万美元和1.78亿元，建设了75个国家重点实验室，重点布局应用基础研究和工程领域。两个重点实验室的建成构成了国家重点实验室计划的初步框架。
中国资金支持:1989年，原国家科委设立“重点实验室运营补贴重点”，补贴实验室的日常运营和对外开放。1995年至1997年，原国家计委更新改造了67个国家重点实验室的仪器设备。
建立评价体系:1990年以来，原国家计委和原国家科委委托国家自然科学基金委对国家重点实验室进行评价。1994年至1997年，原国家计委和国家科委委员会委托国家自然科学基金委员会在不同领域对国家重点实验室进行统一评价，并分别给予设备更新资金和运营补贴资金。
发展阶段(1998年)－2007年）：对国家重点实验室进行规范和优化管理，探索新的实验室建设类型。
科技部规范了国家重点实验室新建程序“发布指南、部门推荐、专家评审、择优立项”，在国家重大需求领域和新兴前沿领域新建了88个实验室，淘汰了17个运行不良的实验室，建立了“适者生存”的竞争机制。此外，根据实验室的发展情况，对实验室建设和管理方法进行修订，加强实验室管理。特别是对实验室评价规则进行了较大修改，强调质量、定性评价、整体评价等指导方针，取消定量指标，引导实验室取得重要原始创新成果。
从2000年开始，在国家重点实验室工作的基础上，推进国家实验室(试点)学科交叉、综合整合。
2003年，省部共建国家重点实验室培育基地，以促进地方基础研究和基地建设。
2006年，依托企业和改制院建设国家重点实验室，以加强国家技术创新体系建设。
截至2007年底，已有258个国家重点实验室(包括38个公司重点实验室)、6个国家试点实验室和44个省级重点实验室培育基地正在运行。这些研究实验基地基本涵盖了基础研究的重点学科，学科布局和结构布局基本合理。
提升阶段(2008年)－-)：建立专项资金意味着国家重点实验室进入了一个新的发展阶段。
2008年3月，科技部和财政部联合宣布开设国家重点实验室专项资金，增加国家重点实验室的稳定支持，包括开放运行、自主选题研究和科研仪器设备更新。
2007年资金14亿元，2008年资金近20亿元，2009年资金预计达到25亿元。专项资金的设立有利于创造一个包容失败、抛弃浮躁、努力学习的科研环境，这是国家重点实验室良好快速发展的重要保障，意味着国家重点实验室工作进入了一个新的发展阶段。
