松山湖材料实验室（以下简称“实验室”）坐落于粤港澳大湾区主要核心城市之一的东莞市，毗邻中国散裂中子源，2017年12月22日启动建设，于2018年4月完成注册。布局有公共技术平台和大科学装置、前沿研究板块、创新样板工厂、粤港澳交叉科学中心四大核心板块，将形成“前沿基础研究→应用基础研究→产业技术研究→产业转化”的全链条创新模式。
实验室以中科院物理研究所为牵头单位，广东省科技厅为指导单位，东莞市政府、中科院高能物理研究所为共建单位，总体规划1200亩，首期计划投资经费超过50亿元，安排50000平方米过渡期科研场地，目标定位为建成有国际影响力的新材料研发南方基地、未来国家物质科学研究的重要组成部分、粤港澳交叉开放的新窗口及具有国际品牌效应的粤港澳科研中心。
实验室实行理事会领导下的主任负责制，并成立了实验室理事会、学术委员会、国际顾问委员会、招聘委员会和产业化委员会等内设机构。王恩哥院士（北京大学原校长、中科院原副院长）担任实验室理事会理事长，中国科学院院士、国家最高科学技术奖获得者赵忠贤院士出任实验室学术委员会主任，诺贝尔物理学奖获得者崔琦教授等组成实验室国际顾问委员，中科院物理所汪卫华院士担任实验室主任。