建立在大学里面附属于大学或者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。
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，是美国乃至世界核物理学的圣地。
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。
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。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。
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成立于1943年，以研制出世界上第一颗原子弹而闻名于世。物理学家奥本海默是实验室的第一任主任。
该实验室的研究工作分两大类：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、中等物理加速、超导、计算科学、生物医学、地球科学、非核能及基础能源科学等。
布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory，简称BNL）
布鲁克海文国家实验室成立于1948年，现隶属于美国能源部，由石溪大学和BATTELLE成立的布鲁克海文科学学会负责管理。
布鲁克海文国家实验室拥有3台开展研究用的反应堆和同步辐射光源、强场核磁共振仪、投射电子显微镜、扫描电子显微镜、正电子断层成像仪、回旋加速器等一大批大型仪器和设备。除开创了核技术、高能物理、纳米技术等多个领域的研究外，该实验室还在生物、化学、医学、材料科学、环境科学、能源科学和技术等多学科开展研究。
大科学装置群的强大支撑能力和多学科交叉的环境，使布鲁克海文国家实验室在发展新型、边缘科学和突破重大新技术方面具有强大的能力，取得多项令世界瞩目的重大成果，并数次获得诺贝尔奖，成为著名的大型综合性科学研究基地。
加州理工学院的喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory，简称JPL）
喷气推进实验室是位于加利福尼亚州帕萨迪那美国国家航空航天局（NASA）的一个下属机构，负责为美国国家航空航天局开发和管理无人空间探测任务，前身是由航空大师西奥多.冯.卡门于1936年牵头成立的喷气动力研究所。
在国际科技界，喷气推进实验室如雷贯耳，它在美国导弹和航天发展史上起到了空前的作用，尤其是1958年“探险者1号”进入轨道，确立了其作为“太空开发计划之母”的地位。目前喷气推进实验室共进行着45个项目的研发，各种无人探测器升空后的控制工作大都由其负责。它还担负着对地球准确测量的任务，控制着全球的深空探测网络。
橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory，简称ORNL）
橡树岭国家实验室是美国能源部所属最大的科学和能源研究实验室，成立于1943年，原称克林顿实验室，是曼哈顿秘密计划的一部分，现由田那西大学和Battelle纪念研究所共同管理。
20世纪50年代和60年代期间，橡树岭国家实验室主要从事核能、物理及生命科学的相关研究。70年代成立了能源部后，使得橡树岭国家实验室的研究计划扩展到能源产生、传输和保存等领域。目前，橡树岭国家实验室的任务是开展基础和应用的研究与开发，提供科学知识和技术上解决复杂问题的创新方法，增强美国在主要科学领域里的领先地位；提高洁净大量能源的利用率；恢复和保护环境以及为国家安全作贡献。
橡树岭国家实验室许多科学领域在国际上处于领先地位。它主要从事6个方面的研究，包括中子科学、能源、高性能计算、复杂生物系统、先进材料和国家安全。
阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory，简称ANL）
阿贡国家实验室是美国政府最老和最大的科学与工程研究实验室之一——在美国中西部为最大。阿贡是1946年特许成立的美国第一个国家实验室，也是美国能源部所属最大的研究中心之一。
阿贡是从二次世界大战曼哈顿工程的一部分，芝加哥大学的冶金实验室的基础上发展起来的。战后，阿贡接受开发和平利用原子反应堆的任务。数年来，阿贡的研究不断扩大，包括了基础科学、科学设施、能源资源计划、环境管理、国家安全、工业技术开发等许多领域。阿贡有两个场所：位于伊利诺州的东场所，占地1500英亩，是美国能源部芝加哥工作办公室所在地；位于爱达荷州的西场所，占地约900英亩，是阿贡多数主要核反应堆研究设施的所在地。
冷泉港实验室（The Cold Spring Harbor Laboratory，简称CSHL）
又译为科尔德斯普林实验室，是一个非盈利的私人科学研究与教育中心，位于美国纽约州长岛上的冷泉港，此机构的研究对象包括癌症、神经生物学、植物遗传学、基因组学以及生物资讯学，其主要成就为分子生物学领域，在该研究所一共诞生了7位诺贝尔奖得主。
冷泉港实验室成立之初就以生物学教育为目标，时至今日它依然保持着这一传统。冷泉港的教育机构非常系统而全面。除了进行科学研究外，1933年成立的冷泉港实验室出版社定期出版5种生物学领域的刊物以及其他一些生物学方面的手册、书籍。实验室还在世界各地设有多处会议中心，每年举办约20场会议吸引众多科学工作者进行交流。
卡文迪什实验室（Cavendish Laboratory）
卡文迪什实验室创建于1871年，1874年建成，由当时剑桥大学校长W.卡文迪什 (WilliamCavendish)私人捐款兴建。著名物理学家麦克斯韦( JamesClerk Maxwell )( 1831-1879 )负责筹建这所实验室，1874年实验室建成后他担任第一任实验室主任，直到他1879年因病去世。
该实验室的历届实验室主任有：瑞利（ James WilliamRayleigh, 1842 -1919 ），他因在气体密度的研究中发现氩而获1904 年度的诺贝尔物理奖； J.J. 汤姆逊(J. J. Thomson, 1856 -1940 )，他因通过气体电传导性的研究，测出电子的电荷与质量的比值获1906年度的诺贝尔物理奖。他培养的研究生中，有许多后来成了著名科学家，例如卢瑟福、朗之万、W.L.布拉格、C.T.R.威尔逊、里查森、巴克拉等人，其中多人获得了诺贝尔奖，对科学的发展有重大贡献，有的成了各重要研究机构的学术带头人；卢瑟福（ErnestRutherford.1871 -1937 )，卢瑟福是原子核物理学的开创者，他因在揭示原子奥秘方面做出的卓越贡献获1908年度的诺贝尔化学奖；W.L.布拉格( William Lawrence Bragg )， W.L.布拉格与其父W.H.布拉格(WilliamHenry Bragg )因在X线衍射分析晶体结构方面的成就共获1915年度的诺贝尔物理奖；······
二十世纪70年代以后，古老的卡文迪什实验室已经大大扩建，研究的领域包括天体物理学、粒子物理学、固体物理以及生物物理等等。卡文迪什实验室在近代物理学的发展中做出了杰出的贡献，近百年来培养出的诺贝尔奖金获得者已达20余人，卡文迪什至今仍不失为世界著名的实验室之一。
美国纽约州康乃尔大学物理系的基本粒子物理实验室
（Laboratory for Elementary -Particle Physics， 简称LEPP）
美国纽约州康乃尔大学( CornellUniversity)物理系的基本粒子物理实验室(LaboratoryforElementary-ParticlePhysics， 简称LEPP)是世界上著名的加速器物理研究中心之一，它位于纽约州中部芬格湖畔(FingerLakes)风景优美的伊萨卡市(Ithaca)。
LEPP主要从事实验物理和理论物理以及加速器物理的研究，拥有F.R.Newman以及R.R.Wilson两个实验室。二次大战后，康乃尔大学的核研究实验室和Newman实验室相继成立。在Wilson教授的领导下，实验室的师生员工在地下室建造了第一台康乃尔电子同步加速器，将电子加速到300 MeV，为康乃尔第一台粒子加速器的600倍。1949年，康乃尔核研究实验室在世界上第一个成功地将束流储存在同步加速器里。
属于国家机构甚至国际机构由好几个国家联合承办的实验室
它们大多从事于基本计量，高精尖项目，超大型的研究课题，和国防军事任务。例如：
（Physikalisch Technische Bundesanstalt，简称PTB）
建于1884年，原名帝国技术物理研究所（Physikalisch TechnischeReichsanstalt，简称PTR），相当于德国的国家计量局，以精密测量热辐射著称。十九世纪末该研究所的研究人员致力于黑体辐射的研究，最终普朗克发现作用量子。可以说这个实验室是量子论的发源地。
该实验室诞生了两位物理学史上的重要人物。第一个是1911年诺贝尔物理学奖获得者维恩Wilhelm Wien（1864-1928），他在这里工作长达近十年的时间，发现了几个重要的热辐射定律。第二位是1918年诺贝尔物理学奖得主普郎克，他发现的能量级对物理学的进展作出了重大贡献。
英国的国家物理实验室（National Physical Laboratory，简称NPL）
英国的国家物理实验室，是英国历史悠久的计量基准研究中心，创建于1900年。1981年分6个部：即电气科学、材料应用、力学与光学计量、数值分析与计算机科学、量子计量、辐射科学与声学。
英国的国家物理实验室与全国工业、政府各部门、商业机构有着广泛的日常联系，对外则作为国家代表机构，与各国际组织、各国计量中心联系。它还对环境保护，例如噪声、电磁辐射、大气污染等方面向政府提供建议。
欧洲核子研究中心（European Organization for Nuclear Research，简称CERN）
欧洲核子研究中心创立于1954年，是规模最大的一个国际性的实验组织。1983年在这里发现W±和Z0粒子，次年该中心两位物理学家鲁比亚和范德梅尔获诺贝尔物理奖。
欧洲核子研究中心是在联合国教科文组织的倡导下，由欧洲11个国家从1951年开始筹划，现已有26个成员国。这个研究中心建有两个国际研究所，供世界著名的科学家小组研究亚原子核的结构及其理论。除有许多先进而价格昂贵的试验设备外，研究中心还有图书资料室，并出版《欧洲核研究组织信使》（月刊）和科学报告等。
数十年来，该研究中心先后建成质子同步回旋加速器、质子同步加速器、交叉储存环（ISR）、超质子同步加速器（SPS）、大型正负电子对撞机（LEP）、并拥有世界上最大的氢气泡室（BEBL）。
瑞士保罗谢勒研究所（Paul Scherrer Institute，简称PSI）
瑞士保罗谢勒研究所是瑞士科学和技术的多学科研究中心。在与国内外大学、其他研究机构和工业界的合作中，PSI在固态物理、材料科学、基本粒子物理、生命科学、核与非核能研究及与能源有关的生态学的研究中非常活跃。
PSI研制和运行需要特别高标准的技术诀窍、经验和专业的复杂研究设施，拥有散裂中子源，瑞士光源（SLS）等大科学装置，是世界科学界主要的用户实验室之一。
欧洲分子生物学实验室（European Molecular Biology Laboratory，简称EMBL）
欧洲分子生物学实验室EMBL于1974年由欧洲14个国家加上亚洲的以色列共同发起建立，现在由欧洲30个成员国政府支持组成，目的在于促进欧洲国家之间的合作来发展分子生物学的基础研究和改进仪器设备、教育工作等。
EMBL分为7个部分：结构、分化、物理仪器、生化仪器、生物仪器、计算机和应用数学。它的宗旨是:从事结构分子生物学及分子医学方面的基础研究；为科学家、学生及访问学者提供高层次的培训；为成员国的科学家提供必需的科研服务；在生命科学领域开发新型的科研仪器及研究方法；积极参与生物技术的转化及应用。
卢瑟福•阿普尔顿实验室( Rutherford AppletonLaboratory，简称RAL)
世界著名的卢瑟福•阿普尔顿实验室(Rutherford Appleton Laboratory，简称RAL)是一个多学科、综合性的大型国家实验室，RAL位于英国的牛津郡，靠近迪德考特。
RAL现有雇员1200人，支持来自大学、研究界10000名科学家和工程师们的工作。其主要设施用来从事新材料和结构的研究，如从电池电解质到涡轮叶片、X射线激光器、基于空间的天体物理以及粒子物理和许多其他课题。
八十多年来，卢瑟福·阿普尔顿实验室由多个实验室陆续合并，成为核物理、同步辐射光源、散裂中子源、空间科学、粒子天体物理、信息技术、大功率激光、多学科应用研究的中心，直至成为中心实验室理事会CCLRC的成员之一。
费米国家实验室（Fermilab）
费米国家实验室（Fermilab）原名为国家加速器实验室，根据美国总统林登 B.约翰逊1967年11月21日签署的法案，由美国原子能委员会负责管理。为纪念费米该实验室于1974年5月11日重新命名为费米国家实验室。
1969年10月3日主环为200 GeV的质子加速器破土动工。1972年3月1日第一个能量为200GeV的束流通过主环，使费米实验室产生了世界上最高能量的粒子。后来费米实验室又开始建造的质子—反质子对撞机Tevatron，其低温冷却系统在1983年投入运行时为加速器历史上历来建造的最大的低温系统。后续Tevatron能量倍增器先后第一次产生了能量为512 GeV，800 GeV，900 GeV的束流。
直接归属于工业企业部门为工业技术的开发与研究服务的实验室
其中最著名的有贝尔实验室和IBM研究实验室。
贝尔实验室（Bell Laboratories）
贝尔实验室原名贝尔电话实验室，始建于1925年，总部在美国纽约（后迁至新泽西州的墨里黑尔）。它是一个在全球享有极高声誉的研究开发机构，主要宗旨是进行通讯科学的研究。
除了无线电电子学以外，贝尔实验室在固体物理学（其中包括磁学、半导体、表面物理学）、天体物理学、量子物理学和核物理学等方面都有很高水平。贝尔实验室自成立以来，共获专利26000多项（平均每天一项），其中重大科研成果50多项。在这里每年都要发表上千篇学术论文，造就了一大批优秀科学家。
几十年来获得诺贝尔物理奖的先后有：发明电子衍射的戴维森，发明晶体管的肖克利、巴丁和布拉坦，发明激光器的汤斯和肖洛，理论物理学家安德逊，射电天文学家彭齐亚斯和威尔逊。
IBM研究实验室（IBM Research）
IBM研究实验室也叫IBM研究部，它专门从事基础科学研究，并探索与产品有关的技术，其特点是将这两者结合在一起。
研究部下属四个研究中心：位于美国纽约的Thomas J.Watson研究中心；位于美国加州的Almaden研究中心；瑞士Zurich研究中心；日本东京研究中心。
IBM研究中心史上诞生了两届诺贝尔物理奖得主：一是发明扫描隧道显微镜的宾尼格（G. K. Ginnig）与罗勒尔（H. Rohrer），二是发现金属氧化物的高温超导电性的柏诺兹（J. G. Bednorz）和缪勒（K. A. Müller）。
