La instauración de los Laboratorios Nacionales responde al Programa de Laboratorios Nacionales que coordina el Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías. Los laboratorios nacionales se caracterizan por funcionar como una unidad de investigación especializada, cuentan con tecnología de vanguardia que permite a los grupos de investigación ser competitivos a nivel nacional, regional e internacional. Son compartidos con otras instituciones nacionales y en algunos casos internacionales, y generalmente cuentan con la participación de varias entidades dentro de la UNAM. Los recursos para su creación y consolidación han sido obtenidos a través de las convocatorias del Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías (Conahcyt) en conjunto con fondos concurrentes de la propia UNAM e internacionales.

En estos laboratorios se forman recursos humanos de alto nivel, su trabajo se vincula con la sociedad y buscan alcanzar la sostenibilidad financiera. Actualmente trabajan bajo siete campos prioritarios en la investigación: caracterización de materiales y sus propiedades, cómputo de alto rendimiento y análisis de imágenes, salud humana y veterinaria, energía, diseño y manufactura de prototipos (modelación, simulación y recubrimientos avanzados), exploración de la Tierra y del Universo, problemas complejos y toma de decisiones.