国家重点实验室面向前沿科学、基础科学、工程科学等，开展基础研究、应用基础研究等，推动学科发展，促进技术进步，发挥原始创新能力的引领带动作用。目前，中国科学院主管的国家重点实验室为78个，我院国重数量约占全国总数的1/3：其中，数理、地学领域超过1/2，化学、生物、信息领域超过全国1/3，材料、医学领域我院国家重点实验室较少，工程领域很少。
原82家（2019年名单 ），减少的4家为，具体原因不详：
- 环境模拟与污染控制国家重点实验室 1991DA105433
- 病毒学国家重点实验室 2004DA105204
- 干细胞与生殖生物学国家重点实验室 1991DA110044
- 集成光电子学国家重点联合实验室 1987DA105095
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| 序号 | 实验室名称 | 实验室代码 | 学科 | 依托单位 | 实验室主任 | 学术委员会主任 |
| 1 | 催化基础 | 1984DA173081 | 化学 | 大连化学物理研究所 | 申文杰 | 李灿 |
| 2 | 分子反应动力学 | 1987DA173131 | 化学 | 大连化学物理研究所 | 张东辉 | 郑兰荪 |
| 3 | 生命有机化学 | 1989DA173051 | 化学 | 上海有机化学研究所 | 俞飚 | 林国强 |
| 4 | 煤转化 | 1991DA173641 | 化学 | 山西煤炭化学研究所 | 樊卫斌 | 赵东元 |
| 5 | 羰基合成与选择氧化 | 1991DA173651 | 化学 | 兰州化学物理研究所 | 夏春谷 | 李灿 |
| 6 | 结构化学 | 1992DA173011 | 化学 | 福建物质结构研究所 | 郭国聪 | 姚建年 |
| 7 | 高分子物理与化学 | 2000DA173031 | 化学 | 长春应用化学研究所 | 门永峰 | 周其凤 |
| 8 | 金属有机化学 | 2000DA173041 | 化学 | 上海有机化学研究所 | 游书力 | 麻生明 |
| 9 | 电分析化学 | 2001DA173031 | 化学 | 长春应用化学研究所 | 徐维林 | 万立骏 |
| 10 | 多相复杂系统 | 2006DA173101 | 化学 | 过程工程研究所 | 葛蔚 | 程津培 |
| 11 | 稀土资源利用 | 2007DA173041 | 化学 | 长春应用化学研究所 | 张新波 | 洪茂椿 |
| 12 | 波谱与原子分子物理 | 1986DA173082 | 数理 | 精密测量科学与技术创新研究院 | 邓凤 | 潘建伟 |
| 13 | 声场声信息 | 1987DA173062 | 数理 | 声学研究所 | 王海斌 | 张仁和 |
| 14 | 半导体超晶格 | 1988DA173072 | 数理 | 半导体研究所 | 王开友 | 高鸿钧 |
| 15 | 科学与工程计算 | 1991DA173732 | 数理 | 数学与系统科学研究院 | 张林波 | 袁亚湘 |
| 16 | 非线性力学 | 1999DA173022 | 数理 | 力学研究所 | 魏宇杰 | 方岱宁 |
| 17 | 强场激光物理 | 2004DA173092 | 数理 | 上海光学精密机械研究所 | 冷雨欣 | 徐至展 |
| 18 | 核探测与核电子学 | 2011DA173412 | 数理 | 高能物理研究所、中国科学技术大学 | 安琪 | 陈和生 |
| 19 | 高温气体动力学 | 2011DA173422 | 数理 | 力学研究所 | 张新宇 | 姜宗林 |
| 20 | 资源与环境信息系统 | 1985DA173073 | 地学 | 地理科学与资源研究所 | 苏奋振 | 杨元喜 |
| 21 | 冻土工程 | 1989DA173047 | 地学 | 西北生态环境资源研究院 | 吴青柏 | 傅伯杰 |
| 22 | 有机地球化学 | 1990DA173043 | 地学 | 广州地球化学研究所 | 张干 | 陶澍 |
| 23 | 大气科学和地球流体力学数值模拟 | 1990DA173053 | 地学 | 大气物理研究所 | 肖子牛 | 穆穆 |
| 24 | 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业 | 1991DA173763 | 地学 | 水土保持与生态环境研究中心 | 刘宝元 | 秦大河 |
| 25 | 大气边界层物理和大气化学 | 1991DA173803 | 地学 | 大气物理研究所 | 王自发 | 刘文清 |
| 26 | 环境地球化学 | 1991DA173813 | 地学 | 地球化学研究所 | 冯新斌 | 刘丛强 |
| 27 | 黄土与第四纪地质 | 1993DA173013 | 地学 | 地球环境研究所 | 金章东 | 周卫健 |
| 28 | 现代古生物学和地层学 | 2001DA173023 | 地学 | 南京地质古生物研究所 | 袁训来 | 周忠和 |
| 29 | 土壤与农业可持续发展 | 2003DA173013 | 地学 | 南京土壤研究所 | 张甘霖 | 周健民 |
| 30 | 遥感科学 | 2003DA173033 | 地学 | 空天信息创新研究院、北京师范大学 | 施建成 | 郭华东 |
| 31 | 环境化学与生态毒理学 | 2004DA173013 | 地学 | 生态环境研究中心 | 江桂斌 | 陈宜瑜 |
| 32 | 岩石圈演化 | 2004DA173233 | 地学 | 地质与地球物理研究所 | 吴福元 | 郑永飞 |
| 33 | 空间天气学 | 2006DA173013 | 地学 | 空间科学与应用研究中心 | 王赤 | 万卫星 |
| 34 | 矿床地球化学 | 2006DA173133 | 地学 | 地球化学研究所 | 胡瑞忠 | 李曙光 |
| 35 | 城市与区域生态 | 2006DA173173 | 地学 | 生态环境研究中心 | 陈利顶 | 傅伯杰 |
| 36 | 冰冻圈科学 | 2007DA173103 | 地学 | 西北生态环境资源研究院 | 康世昌 | 秦大河 |
| 37 | 湖泊与环境 | 2007DA173213 | 地学 | 南京地理与湖泊研究所 | 沈吉 | 秦大河 |
| 38 | 植被与环境变化 | 2007DA173233 | 地学 | 植物研究所 | 张文浩 | 方精云 |
| 39 | 同位素地球化学 | 2011DA173163 | 地学 | 广州地球化学研究所 | 徐义刚 | 郑永飞 |
| 40 | 大地测量与地球动力学 | 2011DA173173 | 地学 | 精密测量科学与技术创新研究院 | 倪四道 | 杨元喜 |
| 41 | 荒漠与绿洲生态 | 2011DA173183 | 地学 | 新疆生态与地理研究所 | 陈亚宁 | 秦大河 |
| 42 | 热带海洋环境 | 2011DA173203 | 地学 | 南海海洋研究所 | 王春在 | 吴立新 |
| 43 | 分子生物学 | 1984DA173094 | 生命 | 分子细胞科学卓越创新中心 | 周金秋 | 徐国良 |
| 44 | 植物分子遗传 | 1986DA173074 | 生命 | 分子植物科学卓越创新中心 | 龚继明 | 李家洋 |
| 45 | 淡水生态与生物技术 | 1987DA173074 | 生命 | 水生生物研究所 | 殷战 | 桂建芳 |
| 46 | 生物大分子 | 1988DA173084 | 生命 | 生物物理研究所 | 徐涛 | 施蕴渝 |
| 47 | 膜生物学 | 1988DA173104 | 生命 | 动物研究所、清华大学、北京大学 | 赵勇 | 武维华 |
| 48 | 植物细胞与染色体工程 | 1991DA173744 | 生命 | 遗传与发育生物学研究所 | 傅向东 | 武维华 |
| 49 | 农业虫害鼠害综合治理研究 | 1991DA173754 | 生命 | 动物研究所 | 戈峰 | 康乐 |
| 50 | 微生物资源前期开发 | 1991DA173774 | 生命 | 微生物研究所 | 向华 | 赵国屏 |
| 51 | 植物基因组学 | 2003DA173024 | 生命 | 遗传与发育生物学研究所，微生物研究所 | 左建儒 | 韩斌 |
| 52 | 系统与进化植物学 | 2004DA173024 | 生命 | 植物研究所 | 孔宏智 | 陈晓亚 |
| 53 | 遗传资源与进化 | 2007DA173114 | 生命 | 昆明动物研究所 | 施鹏 | 张亚平 |
| 54 | 神经科学 | 2007DA173244 | 生命 | 脑科学与智能技术卓越创新中心 | 杜久林 | 叶玉如 |
| 55 | 分子发育生物学 | 2011DA173474 | 生命 | 遗传与发育生物学研究所 | 杨维才 | 孟安明 |
| 56 | 真菌学 | 2011DA173484 | 生命 | 微生物研究所 | 蔡磊 | 赵国屏 |
| 57 | 生化工程 | 1991DA173788 | 医学 | 过程工程研究所 | 马光辉 | 赵国屏 |
| 58 | 新药研究 | 1991DA173798 | 医学 | 上海药物研究所 | 李佳 | 裴钢 |
| 59 | 植物化学与西部植物资源持续利用 | 2001DA173058 | 医学 | 昆明植物研究所 | 郝小江 | 李林 |
| 60 | 细胞生物学 | 2011DA173458 | 医学 | 分子细胞科学卓越创新中心 | 李劲松 | 李林 |
| 61 | 脑与认知科学 | 2004DA173138 | 医学 | 生物物理研究所 | 何生 | 陈霖 |
| 62 | 模式识别 | 1984DA173065 | 信息 | 自动化研究所 | 刘成林 | 谭铁牛 |
| 63 | 应用光学 | 1986DA173065 | 信息 | 长春光学精密机械与物理研究所 | 曹健林 | 龚旗煌 |
| 64 | 传感技术联合 | 1987DA173085 | 信息 | 上海微系统与信息技术研究所、空天信息创新研究院 | 程建功 | 吴一戎 |
| 65 | 信息安全 | 1989DA173065 | 信息 | 信息工程研究所 | 孟丹 | 黄民强 |
| 66 | 红外物理 | 1990DA173065 | 信息 | 上海技术物理研究所 | 陈效双 | 褚君浩 |
| 67 | 微细加工光学技术 | 1991DA173715 | 信息 | 光电技术研究所 | 罗先刚 | 周炳琨 |
| 68 | 瞬态光学与光子技术 | 1991DA173725 | 信息 | 西安光学精密机械研究所 | 姚保利 | 徐涛 |
| 69 | 计算机科学 | 2004DA173035 | 信息 | 软件研究所 | 沈一栋 | 梅宏 |
| 70 | 机器人学 | 2007DA173035 | 信息 | 沈阳自动化研究所 | 于海斌 | 郑南宁 |
| 71 | 计算机体系结构 | 2011DA173295 | 信息 | 计算技术研究所 | 孙凝晖 | 李国杰 |
| 72 | 复杂系统管理与控制 | 2011DA173315 | 信息 | 自动化研究所 | 王飞跃 | 吴宏鑫 |
| 73 | 发光学及应用 | 2011DA173395 | 信息 | 长春光学精密机械与物理研究所 | 申德振 | 薛其坤 |
| 74 | 高性能陶瓷和超微结构 | 1991DA173696 | 材料 | 上海硅酸盐研究所 | 陈立东 | 江东亮 |
| 75 | 信息功能材料 | 1991DA173706 | 材料 | 上海微系统与信息技术研究所 | 谢晓明 | 王曦 |
| 76 | 固体润滑 | 1999DA173016 | 材料 | 兰州化学物理研究所 | 周峰 | 薛群基 |
| 77 | 火灾科学 | 1991DA173827 | 工程 | 中国科学技术大学 | 刘乃安 | 范维澄 |
| 78 | 岩土力学与工程 | 2007DA173257 | 工程 | 武汉岩土力学研究所 | 薛强 | 谢和平 |
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