早期實驗室建立在什么時間、什么國度，不得而知。出現在西方的早期實驗室大約在16世紀晚期，意指那些用來進行化學實驗、解剖、植物培植和天文觀測的園地。
     在17到18世紀，實驗室是科學家私人的研究天地，一些從事科學研究的貴族把自己的居所開辟出若干房間做實驗室，自己則由此沉湎于其中，體會研究的樂趣。這種貴族式的研究傳統在英國保持得比較好，直到20世紀初。
     從17世紀末到19世紀，有記載的比較著名的實驗室有：1682年德國紐侖堡附近的阿爾特夫大學設立的實驗室；1824年美國科學家富蘭克林創立的私人實驗室；1825年德國化學家李比希創立的吉森大學實驗室；1836年布恩在美國費城創立的實驗室；1865年霍夫曼在德國柏林大學和波恩大學創立的實驗室；1876年美國發明家愛迪生在美國新澤西州的門羅公園建立的實驗室等。
     20世紀的實驗室大體可以分成兩大類，即科學實驗室和工業實驗室。其中最為典型的要數英國卡文迪什實驗室和美國的貝爾實驗室，前者是科學實驗室的典范，后者是工業實驗室的驕子。

      建立于1871年的卡文迪什實驗室，據科學史專家閻康年先生的研究，百多年來培養出了25位諾貝爾獎獲得者、上百個英國皇家學會會員、4個皇家學會主席、6個大英科學促進協會主席，出了3個勛爵、23個爵士。卡文迪什實驗室在世界物理學領域對電磁理論、氣體放電理論、原子物理、核物理、晶體物理、分子生物學和射電天文學做出過卓越的貢獻，是這些理論的發祥地；卡文迪什實驗室還對電子、中子、正電子、脈沖星、DNA雙螺旋結構、非晶體半導體和有機聚合物半導體材料的發現做出過杰出的貢獻。這些標志性成果使得卡文迪什實驗室名副其實地成為科學人才的搖籃和科學革命的圣地。
     比起卡文迪什實驗室，貝爾實驗室要年輕得多，它建立于1925年，但是它是建立在一個富有研究和工業傳統的基礎上和國度里，經過70多年的發展，貝爾實驗室成績斐然。它雖然是工業實驗室，但是在科學研究的基礎領域同樣出了11個諾貝爾獎獲得者、9位美國國家科學獎獲得者、7位美國國家技術獎獲得者、14位美國國家科學院院士、29位美國工程院院士。然而這只是它的副產品，貝爾實驗室在固體、半導體、凝聚態、超導、高分子材料、射電天文學等學科上均居于世界領先水平，特別能夠代表它的工業實驗室形象的，是至今為止，它所獲得的專利數已經超過了26500個，在1996年以前平均每天1個，此后平均每天3—3．5個。它是計算機、晶體管、信息論、激光、光纖、光通信、集成光學、蜂窩電話和多種微型激光器的發祥地，是通信原理和通信設備領域中的巨子，也名副其實地成為世界高科技發展的搖籃。
     這些實驗室為什么經歷近百年而不衰落？其共同的成功經驗是什么？
     從基礎研究開始，以高水平的一流科學家進行和展開研究，是這些實驗室典型的做法。用貝爾實驗室第四任總裁菲斯克的話說，貝爾實驗室成功處方的第一個成分是合適的人員。這些實驗室的目標就是成為世界科學技術領先的帶頭兵，因此他們始終瞄準科學技術最前沿的研究去做，而實驗室系統充分提供了開發和發揮科學家和發明家的智慧的氛圍和條件，我認為這是第二個條件。
     有一套科學的管理規則，是實驗室使得科學家充分和清晰了解實驗室系統任務和運行機制的必要充分條件，同時也是這些實驗室成功的第三個必要充分條件。科學實驗室和工業實驗室不是烏合之眾的工作場所，要使得科學家在管理條件費時最小，資源浪費最小的環境中工作，就必須建立一套科學合理的規則體系，這些規則不是限制科學家不能做什么，而是告訴科學家能夠最充分完成任務的資源如何尋求，如何配置的。
     中國目前在大學和企業建立了成千個國家重點實驗室，其中一些實驗室發展得很好，取得了一些前沿性重要成果，正在趕超國際先進水平。然而也有相當多的實驗室發展得并不好，以上兩個世界級的實驗室的發展對我國實驗室乃至科學的發展具有重要的借鑒作用。