作为国家战略性科技力量，国家实验室往往应国家战略需求而建立，围绕国家使命开展基础性、前沿性和战略性的科研任务，从事高校或民间研究机构难以开展的研究。美国国家实验室是一个十分庞大的系统，兴起于二战前后，在美国国防、航空航天、能源等领域取得了巨大成就。例如，洛斯阿拉莫斯国家实验室发轫于曼哈顿工程，研制出了世界首枚原子弹。劳伦斯伯克利国家实验室为帮助判断什么是二战时最有价值的三个技术开发项目（原子弹、低空爆炸信管和雷达）作出了贡献。随着冷战结束，美国国家实验室的使命也在与时俱进，研究领域也从保障国家安全的武器研发逐步扩展到海洋、能源、健康、信息、材料等重大科学前沿与支撑经济社会发展的领域，并开始更多地从事跨学科、综合性研究。

国家实验室体现国家战略意图，是抢占国际前沿制高点的主力军，须由政府提供高强度支持，指定研究方向，配套大科学装置群，使一大批优秀科技人才心无旁骛地从事科学研究，催生重大科学发现和颠覆性创新成果。美国大型国家实验室经费充足，有的运营经费达数亿甚至数十亿美元，有的科学家和工程师队伍多达数千人。科研活动是高度创造性的活动，“好钢要用在刀刃上”，科研人员薪资往往在运营经费中占大头。大型国家实验室往往运行着大量世界一流的国家重大科研基础设施，助科学家取得重大科研突破。美国能源部建造和运行了美国的许多重大科研基础设施，如先进光源、加速器、超级计算机和纳米材料制造设施，2015财年来自大学、国家实验室和国际伙伴的用户达2.8万名。

国家实验室代表国家战略创新的最高水平，更注重内在的“实”，而非外在的“虚”。劳伦斯伯克利国家实验室占地81公顷，有76座科研大楼等建筑群。真正令人敬仰的是，它在科学界几乎相当于“卓越”的同义词，获得诺贝尔奖的相关科学家有13位，有90多位科学家和工程师分别入选美国科学院院士、工程院院士、医学院院士，有13位科学家获得美国科学领域的最高终身成就奖——国家科学勋章。国家实验室往往是重大科研成果的主要诞生地。2016年，美国国家实验室共斩获37项“研发100大奖”，橡树岭国家实验室获得7项之多。

美国政府越来越把国家实验室当作经济资产，赋予其促进经济发展的使命。美国政府早就通过一系列旨在促进技术转移的法律，推进国家实验室与企业之间的人员、技术、设备、信息等方面的交流与合作，并把技术转移规定为国家实验室的一项专门任务。如今，劳伦斯伯克利国家实验室年度科研经费近10亿美元，而它为美国经济增长带来的年度效益更是接近20亿美元。

美国国家实验室有“国有国营”（GOGO）和“国有民营”（GOCO）两种管理模式，但“国有民营”模式因其管理上的灵活性而更受瞩目。“国有民营”模式是主管部门以签订合同方式委托承包商（大学或非营利科研机构）运营管理国家实验室，让实验室在优先开展国家层面研究的同时，也接受非政府机构更灵活、更具竞争性的管理。政府主管部门通常在实验室或其附近设立驻地办公室，进行实地监督。五年一次的绩效考核淘汰机制打破了运营方永久拥有“金饭碗”的幻想，使之努力提高绩效。“国有民营”模式还使国家实验室运营方能够根据科研活动的需要灵活地雇佣或淘汰科研人员，能够根据科学家的水平制定相适应的薪酬制度，可按照管理实验室运营方（如大学）的政策更简便地进行成果转化。

不过，任何一个硬币都有正面和反面。大型国家实验室也会招致质疑和担忧，例如，机构臃肿、官僚作风与效率低下。美国能源部对国家实验室的监管是越位和缺位并存。例如，能源部越过运营方，直接干预实验室内部管理。负责监管某实验室的驻地办公室有200多个联邦雇员，是联邦资源的极大浪费。能源部对实验室管理和监督的流程变得比以前更烦琐。在大科学装置开放共享方面也存在监管缺位，大学科学家的使用申请容易获批，而企业科学家的申请往往以学术价值较低为由被拒。能源部的线性组织架构与国家实验室科研业务活动范围不断拓展和多头经费来源的形势也不适应。国家实验室还需要更好地向下扎根本地，更好地促进产业创新。这些质疑和问题与有益经验一样，同样值得我们重视。