这些实验室根据其所属，可以分为三类：
（1）附属于大学或者是由大学代管的实验室
（2）隶属于国家机构，或由多个国家联合承办的国际机构
（3）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
一、附属大学实验室
加州大学伯克利分校劳伦斯伯克利国家实验室
（LawrenceBerkeleyNationalLaboratory，简称LBNL）
劳伦斯伯克利国家实验室是美国最杰出的国家实验室之一。隶属美国能源部，具体由加州大学负责运行；实验室前身是“加州大学放射实验室”，而后为了纪念伯克利著名实验物理学家欧内斯特·劳伦斯（ErnestO.Lawrence,1939年物理诺贝尔奖得主）而更名为劳伦斯伯克利国家实验室。
劳伦斯伯克利国家实验室的研究领域包括物理学、生命科学、化学等基础科学，还包括能源效率、回旋加速器、先进材料、粒子加速器、检测器，工程学、计算机科学等，在材料研究方面主要是纳米材料、磁性材料、薄膜材料、超导材料等。
麻省理工学院林肯实验室
（LincolnLaboratory）
林肯实验室(LincolnLaboratory)是美国反导弹防御系统的技术支撑单位，该实验室研发的许多雷达在雷达发展史上具有里程碑意义。其前身是麻省理工学院的辐射实验室，从1940年起便从事民用雷达的研制，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。林肯实验室极重视预先研究和基础研究，在雷达关键技术,包括关键元器件的研究始终处于前沿。
林肯实验室百分之九十以上的财政经费来自美国国防部，是美国军事电子系统的大本营。
加州大学洛斯阿拉莫斯国家实验室
（LosAlamosNationalLaboratory，简称LANL）
阿拉莫斯实验室，以前因为保密原因对外称其为Y地点，隶属于美国能源部（DOE）。实验室最初由加州大学（UniversityofCalifornia）全权负责运行管理，后于2007年变更为由洛斯阿拉莫斯国家安全机构（加州大学等机构共同构成）主管，位于美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯。
洛斯阿拉莫斯国家实验室建立于1943年，曾云集大批世界顶尖科学家，其建立者包括原子弹之父奥本海默、氢弹之父爱德华·泰勒和诺贝尔物理奖得主欧内斯特·劳伦斯，发明了世界上第一颗原子弹和第一颗氢弹，是著名的科学城和高科技辐射源。洛斯阿拉莫斯国家实验室是世界上最大的多功能实验室之一，于1943年开始秘密运转，其建立是美国历史上的一个重要的里程碑。同时它开启了人类战争史的又一个里程碑—人类进入了核武器威慑时代。
美国布鲁克海文国家实验室
（BrookhavenNationalLaboratory，简称BNL）
布鲁克海文国家实验室(BNL)位于纽约长岛萨福尔克县（SUFFOLKCOUNTY）中部，隶属美国能源部，由石溪大学和BATTELLE成立的公司布鲁克海文科学学会负责管理。BNL具有50年杰出科学成就的历史，拥有3台开展研究用的反应堆、数台不同类型的粒子加速器和多种先进的研究装置。它开创了核技术、高能物理、化学和生命科学、纳米技术等多个领域的研究，取得多项令世界瞩目的重大成果，该实验室成立于1947年，历史上该实验室曾经有7个项目12人次获得过诺贝尔奖。
加州理工学院的喷气推进实验室
（JetPropulsionLaboratory，简称JPL）
喷气推进实验室（JPL）是联邦资助的研究和开发中心和NASA现场中心，位于加利福尼亚州拉肯亚达市和美国加利福尼亚州帕萨迪纳。
JPL由附近的加利福尼亚理工学院（Caltech）管理，用于NASA。实验室的主要功能是建造和操作行星航天器，虽然它也进行地球轨道和天文学任务。它还负责操作NASA的深空网络。
在实验室目前主要的活动项目包括火星科学实验室任务（包括好奇号火星），卡西尼-惠更斯任务环绕着土星，火星探测火车机会，火星侦察轨道器，黎明任务到矮行星Ceres和小行星维斯塔，朱诺飞船的朱诺航天器，NuSTARX射线望远镜和斯皮策太空望远镜。他们还负责管理JPL小型数据库，并为所有已知的小型太阳能系统机构提供物理数据和出版物列表。
美国橡树岭国家实验室
（OakRidgeNationalLaboratory，简称ORNL）
橡树岭国家实验室（OakRidgeNationalLaboratory）是美国能源部所属的一个大型国家实验室，成立于1943年，最初是作为美国曼哈顿计划的一部分，以生产和分离铀和钚为主要目的建造的，原称克林顿实验室。2000年4月以后由田纳西大学和Battelle纪念研究所共同管理。
ORNL从事跨越广泛领域科学学科的研发活动，ORNL在许多科学领域处于国际领先地位。它主要从事以下科学领域的研究，包括中子科学、复杂生物系统、能源、先进材料、国家安全和高性能计算等。
ORNL每年的经费超过16.5亿美元，其中80%来自能源部，20%来自联邦政府和私营部门的客户。
美国阿贡国家实验室
（ArgonneNationalLaboratory，简称ANL）
美国阿贡国家实验室是美国政府最早建立的国家实验室，也是美国最大的科学与工程研究实验室之一——在美国中西部为最大。阿贡前身是芝加哥大学的冶金实验室(MetallurgicalLab)，现在隶属于美国能源部和芝加哥大学。诺贝尔物理学奖得主费米于1942年在此领导小组建立了人类第一台可控核反应堆（芝加哥一号堆，ChicagoPile-1)，完成了曼哈顿计划的重要一环，并且使人类从此迈入原子能时代。
美国冷泉港实验室
（TheColdSpringHarborLaboratory，简称CSHL）
冷泉港实验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、基因组学以及生物信息学，其主要成就为分子生物学领域，在该研究所一共诞生了8位诺贝尔奖得主。
其分别与15个大学的非赢营利研究组织相结合进行研究工作，在财政上由美国政府、慈善部门、基金会和当地机关团体支持。
冷泉港实验室被誉为世界生命科学圣地、“分子生物学摇篮”，名列世界影响最大的十大研究学院榜首。冷泉港实验室负责人詹姆斯·杜威·沃森先生是DNA双螺旋结构图的发现者之一，被称为DNA之父，诺贝尔奖得主，同时也是“国际人类基因组计划”的倡导者和实施者。冷泉港DNA学习中心是全球最有影响的生命科学教育基地。
英国卡文迪许实验室
（CavendishLaboratory）
卡文迪许实验室（CavendishLaboratory）即是剑桥大学的物理系，由电磁学之父詹姆斯·克拉克·麦克斯韦于1871年创立，1874年建成实验室。为纪念伟大的物理学家、化学家、剑桥大学校友亨利·卡文迪许，而命名为卡文迪许实验室。是当时剑桥大学的一位校长威廉·卡文迪许私人捐款兴建的。
卡文迪许实验室是近代科学史上第一个社会化和专业化的科学实验室，催生了大量足以影响人类进步的重要科学成果，包括发现电子、中子、发现原子核的结构、发现DNA的双螺旋结构等，为人类的科学发展作出了举足轻重的贡献。
英国是十九世纪最发达的资本主义国家之一。把物理实验室从科学家私人住宅中扩展出来，成为一个研究单位，这种做法顺应了十九世纪后半叶工业技术对科学发展的要求，为科学研究的开展起了很好的促进作用。随着科学技术的发展，科学研究工作的规模越来越大，社会化和专业化是必然的趋势。卡文迪许实验室后来几十年的历史，证明剑桥大学这位校长是很有远见的。
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