松山湖材料实验室成立于2018年，坐落于粤港澳大湾区重要节点城市东莞，是广东省首批启动建设的四家省实验室之一。以中国科学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、中国科学院高能物理研究所为共建单位。

松山湖材料实验室坐落于粤港澳大湾区重要节点城市东莞，于2017年12月22日启动建设，2018年4月完成注册，是广东省第一批省实验室之一。布局有前沿科学研究、公共技术平台和大科学装置、创新样板工厂、粤港澳交叉科学中心四大核心板块，致力探索“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。

松山湖材料实验室以中国科学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，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。

实验室实行理事会领导下的实验室主任负责制，设有理事会、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，中科院物理所汪卫华院士担任实验室主任。

2018年4月25日，松山湖材料实验室在松山湖大学创新城A1栋举行挂牌仪式。

当天，松山湖材料实验室召开了第一届理事会第一次会议，并成立了学术委员会、国际顾问委员会和招聘委员会，首批入驻科研团队的评审工作随后展开。

2018年6月8日，松山湖材料实验室北京分部在中国科学院物理研究所G楼揭牌成立。

2018年7月2日，松山湖材料实验室在松山湖大学创新城A1栋215会议室召开了首批入驻团队负责人及首批双聘人员进驻工作座谈会，并举行了简单的签约仪式。

2018年11月24日，松山湖材料实验室粤港澳交叉科学中心揭牌成立。

2019年6月17日，松山湖材料实验室在广东省东莞市举行动工仪式。

2020年3月，汪卫华院士团队的研究成果“基于材料基因工程研制出高温块体金属玻璃”入选“2019年中国科学十大进展”。

2023年4月25日，实验室与中国中建科创集团有限公司、中铝科学技术研究院（中央研究院）、东风汽车集团有限公司等6家合作企业代表现场签约，未来将在多个领域开展深度技术合作。

2023年10月，松山湖材料实验室和武汉产业创新发展研究院签署战略合作协议。

2020年广东省先进集体

2021年6月，松山湖材料实验室党总支被中共中央授予“全国先进基层党组织”称号。

2023年5月12日，被授予第二十五届广东青年五四奖章集体。

2023年11月，松山湖材料实验室一期生态园区入选2022~2023年度第二批中国建设工程鲁班奖（国家优质工程）。