实验室是科学的摇篮，是科学研究的基地，对科技发展起着十分重要的作用。在国际上享有盛誉的著名实验室更被喻为科研领域的麦加，是科技工作者向往和追随的地方。这些实验室往往代表了世界前沿基础研究的最高水平，诞生了一大批诺贝尔奖获得者和具有划时代意义的科技创新成果，是开展高层次学术交流的重要场所。下面选取一些具有代表性的，分类加以介绍。
一、第一类是建立在大学里面，附属于大学或者是由大学代管的实验室。 例如：英国剑桥大学的卡文迪什实验室，莫斯科大学的物理实验室，荷兰莱顿大学的低温实验室，英国曼彻斯特大学的物理实验室，等等。美国很多一流的研究型大学都为政府代管国家实验室，这些设在大学里的国家实验室作为原始性创新基地，在国家基础研究、技术开发和科技攻关中承担着重要使命。
1 、加州大学伯克利分校的劳伦斯伯克利国家实验室 （ Lawrence Berkeley National Laboratory ，简称 LBNL ）
劳伦斯伯克利国家实验室位于美国加州大学伯克利分校，占地 81 公顷 ，毗邻旧金山湾。它隶属于美国能源部，由伯克利代管。劳伦斯伯克利实验室是 1939 年诺贝尔物理学奖得主欧内斯特 . 奥兰多 . 劳伦斯先生于 1931 年建立的，早期关注于高能物理领域的研究，建起了第一批电子直线加速器，发现了一系列超重元素，开辟了放射性同位素、重离子科学等研究方向，成为美国乃至世界核物理学的圣地。它是美国一系列著名实验室： Livermore ， Los Alamos ， Brookhaven 等实验室的先驱，也是世界上成百所加速器实验室的楷模。劳伦斯伯克利国家实验室现在研究的领域非常宽泛，下设 18 个研究所和研究中心，涵盖了高能物理、地球科学、环境科学、计算机科学、能源科学、材料科学等多个学科。劳伦斯伯克利实验室建立以来，共培养了 5 位诺贝尔物理学奖得主和 4 位诺贝尔化学奖得主。劳伦斯伯克利国家实验室现有 3800 名雇员，其中相当一部分是伯克利分校的老师和学生， 2004 年的财政预算超过 5 亿美元。特别值得提出的是，目前实验室的主任是朱棣文先生，他是极少数担任美国国家学术机构领导的华人之一。
2 、麻省理工学院的林肯实验室 （ Lincoln Laboratory ）
MIT 于 1951 年在麻省的列克辛顿 (Lexington) 创建了林肯实验室。其前身是研制出雷达的辐射实验室。该实验室是联邦政府投资的研究中心，其基本使命是把高科技应用到国家安全的危急问题上。它很快在防空系统的高级电子学研究中赢得了声誉，其研究范围又迅速扩展到空间监控、导弹防御、战场监控、空中交通管制等领域，是美国大学第一个大规模、跨学科、多功能的技术研究开发实验室。
1957 年该实验室建成全固态、可编程数字计算机控制的雷达系统 (Millstone Hill radar) ，实现了对空间目标的实时跟踪，既能跟踪苏联卫星的活动，也能监控卡那维拉尔角的火箭发射。后来，这发展成弹道导弹战略防御系统，其中关键性的技术是数字信号处理和模式识别。在 20 世纪 60 年代初期，林肯实验室开发了卫星通信系统，导致 8 颗实验通信卫星的发射。在 20 世纪 70 年代初期，实验室开始研究民航交通管制，强调雷达监控，进行恶劣气象的检测，开发了航空器的自动化控制装置。在 20 世纪 80 年代，实验室为克服大气紊流的影响，开发了大功率激光雷达系统。 20 世纪 90 年代，为 NASA 等开发了传感器。现在，林肯实验室则在开发陆地图像处理设备。
为了支持庞大的创新研究，林肯实验室一直保持了在基础研究上的领先地位，例如表面物理、固态物理以及有关材料的优势。它完成了开发半导体激光器的早期研究，设计了红外激光雷达，并开发了高精度卫星定位与跟踪系统。
林肯实验室在计算机图形学、数字信号处理理论以及设计与建造高速数字信号处理计算机等方面做出很大的贡献。信号处理毕竟是实验室许多项目的核心技术，包括高吞吐率的通用信号处理器。它在语音编码与识别方面也有许多出色工作，为自动翻译开拓了道路。
林肯实验室现有雇员 2432 人，它在 2003 财政年度的经费是 5.226 亿美元，其中 91.6% 即 4.787 亿美元来自美国国防部，这就不难理解 MIT 林肯实验室事实上是美国军事电子系统的大本营。
3 、加州大学的洛斯阿拉莫斯国家实验室 （ Los Alamos National Laboratory ，简称 LANL ）
洛斯阿拉莫斯国家实验室位于美国新墨西哥州首府圣塔菲西北 56 公里 处，成立于 1943 年，以研制出世界上第一颗原子弹而闻名于世。
洛斯阿拉莫斯是一个当之无愧的科学城和高科技辐射源。实验室在二战期间由罗斯福总统倡议建立，是曼哈顿工程的一部分。物理学家奥本海默是实验室的第一任主任。
该实验室是一所由能源部与加利福尼亚大学联合管理的多计划研究机构。其研究工作分两大类：武器研究，包括开发满足目前军事需要的核弹头、设计试验先进技术方案，以及通过相关科学技术领域的实验与理论研究，维持一项创新性武器研究计划；非武器研究，包括核裂变、核聚变、中等物理加