早期实验室建立在什么时间、什么国度，不得而知。出现在西方的早期实验室大约在16世纪晚期，意指那些用来进行化学实验、解剖、植物培植和天文观测的园地。
     在17到18世纪，实验室是科学家私人的研究天地，一些从事科学研究的贵族把自己的居所开辟出若干房间做实验室，自己则由此沉湎于其中，体会研究的乐趣。这种贵族式的研究传统在英国保持得比较好，直到20世纪初。
     从17世纪末到19世纪，有记载的比较著名的实验室有：1682年德国纽仑堡附近的阿尔特夫大学设立的实验室；1824年美国科学家富兰克林创立的私人实验室；1825年德国化学家李比希创立的吉森大学实验室；1836年布恩在美国费城创立的实验室；1865年霍夫曼在德国柏林大学和波恩大学创立的实验室；1876年美国发明家爱迪生在美国新泽西州的门罗公园建立的实验室等。
     20世纪的实验室大体可以分成两大类，即科学实验室和工业实验室。其中最为典型的要数英国卡文迪什实验室和美国的贝尔实验室，前者是科学实验室的典范，后者是工业实验室的骄子。

      建立于1871年的卡文迪什实验室，据科学史专家阎康年先生的研究，百多年来培养出了25位诺贝尔奖获得者、上百个英国皇家学会会员、4个皇家学会主席、6个大英科学促进协会主席，出了3个勋爵、23个爵士。卡文迪什实验室在世界物理学领域对电磁理论、气体放电理论、原子物理、核物理、晶体物理、分子生物学和射电天文学做出过卓越的贡献，是这些理论的发祥地；卡文迪什实验室还对电子、中子、正电子、脉冲星、DNA双螺旋结构、非晶体半导体和有机聚合物半导体材料的发现做出过杰出的贡献。这些标志性成果使得卡文迪什实验室名副其实地成为科学人才的摇篮和科学革命的圣地。
     比起卡文迪什实验室，贝尔实验室要年轻得多，它建立于1925年，但是它是建立在一个富有研究和工业传统的基础上和国度里，经过70多年的发展，贝尔实验室成绩斐然。它虽然是工业实验室，但是在科学研究的基础领域同样出了11个诺贝尔奖获得者、9位美国国家科学奖获得者、7位美国国家技术奖获得者、14位美国国家科学院院士、29位美国工程院院士。然而这只是它的副产品，贝尔实验室在固体、半导体、凝聚态、超导、高分子材料、射电天文学等学科上均居于世界领先水平，特别能够代表它的工业实验室形象的，是至今为止，它所获得的专利数已经超过了26500个，在1996年以前平均每天1个，此后平均每天3—3．5个。它是计算机、晶体管、信息论、激光、光纤、光通信、集成光学、蜂窝电话和多种微型激光器的发祥地，是通信原理和通信设备领域中的巨子，也名副其实地成为世界高科技发展的摇篮。
     这些实验室为什么经历近百年而不衰落？其共同的成功经验是什么？
     从基础研究开始，以高水平的一流科学家进行和展开研究，是这些实验室典型的做法。用贝尔实验室第四任总裁菲斯克的话说，贝尔实验室成功处方的第一个成分是合适的人员。这些实验室的目标就是成为世界科学技术领先的带头兵，因此他们始终瞄准科学技术最前沿的研究去做，而实验室系统充分提供了开发和发挥科学家和发明家的智慧的氛围和条件，我认为这是第二个条件。
     有一套科学的管理规则，是实验室使得科学家充分和清晰了解实验室系统任务和运行机制的必要充分条件，同时也是这些实验室成功的第三个必要充分条件。科学实验室和工业实验室不是乌合之众的工作场所，要使得科学家在管理条件费时最小，资源浪费最小的环境中工作，就必须建立一套科学合理的规则体系，这些规则不是限制科学家不能做什么，而是告诉科学家能够最充分完成任务的资源如何寻求，如何配置的。
     中国目前在大学和企业建立了成千个国家重点实验室，其中一些实验室发展得很好，取得了一些前沿性重要成果，正在赶超国际先进水平。然而也有相当多的实验室发展得并不好，以上两个世界级的实验室的发展对我国实验室乃至科学的发展具有重要的借鉴作用。