南京微结构国家实验室依托南京大学建设，2006年获得国家科技部批准同意筹建试点，以南京大学固体微结构物理国家重点实验室和现代配位化学国家重点实验室为基础，吸纳8个国家重点学科中从事微结构科学研究的实验室和研究组组成。

南京微结构国家实验室是以南京大学固体微结构物理、配位化学两个国家重点实验室为主体、联合纳米技术江苏省重点实验室和光电信息功能材料江苏省重点实验室等相关研究基地的骨干研究力量，吸纳和融合南京大学凝聚态物理、理论物理、无机化学、物理化学、高分子物理与化学、微电子和固体电子学、无线电物理等7个国家重点学科以及光学、材料物理与材料化学、有机化学等11个博士点学科的相关部分，以多学科交叉为科研优势组建而成的微结构物质科学平台。

目前，实验室的主要研究内容为以下七个方向：

1、人工微结构物理与工程学

2、量子调控的电子学

3、分子基光电功能体系

4、超分子和纳米结构及其器件

5、软物质的结构与功能

6、微结构材料设计和理论计算

7、基于微结构的高新技术及其应用。

985工程院士12人、长江计划特聘教授20人、国家杰出青年基金获得者26人、海外杰出青年基金(B)10人、国家自然科学基金委优秀创新研究群体4个、教育部创新研究群体2个。自2002年以来，国家实验室相关成员已获得了9项国家自然科学二等奖，并于2006年获得了1项国家自然科学一等奖。实验室目前主持国家重大科学研究计划5项，973项目5项。同时，主持承担973计划课题24项, 863计划课题14项，教育部学科创新引智计划1项等, 重大、重点基金23项，已经具备了冲击相关领域国际最高学术水平的基础。