深空探测实验室由国家航天局、安徽省、中国科学技术大学三方共建，是面向世界航天科技前沿和国家航天强国战略需求，围绕深空探测领域国家重大科技工程和国际大科学计划，开展战略性、前瞻性、基础性研究，实现科学、技术、工程融合发展的新型科技研发机构。

深空探测实验室总部设在合肥，分部设在北京，将围绕国家深空探测领域重大工程任务，开展工程总体技术研究、新兴交叉学科技术研究、空间科学谱系和总体研究、基础前沿科学与技术研究，并积极开展科技成果转化。

2022年2月25日，深空探测实验室（天都实验室）在安徽揭牌。

2022年6月，深空探测实验室理事会第一次会议以视频方式在北京、合肥两地同步召开。

2023年4月23日，深空探测实验室（天都实验室）第一届理事会第二次全体会议在合肥召开，标志着实验室进入创新发展的新阶段。

2023年4月24日，2023“中国航天日”主场活动启动仪式上，计划搭载鹊桥二号中继星任务发射的两颗鹊桥通导技术试验卫星，分别正式命名为“天都一号”“天都二号”。天都一号、天都二号由深空探测实验室牵头研制，重量分别为61千克和15千克，拟于2024年与鹊桥二号中继星任务发射。

2023年4月25日，深空探测实验室举办第一届深空探测（天都）国际会议。会上，海南文昌国际航天城管理局与深空探测实验室签署战略合作协议，在文昌建设“深空探测实验室文昌基地”。

2023年5月，首个深空探测实验室北京分部落户新首钢。

2023年9月25日，深空探测实验室与泰国国家天文台签署国际月球科研站合作谅解备忘录。

面向未来，努力建设成为深空探测领域重大科技工程的综合支撑平台、关键核心技术的攻坚力量、原创科学成果的策源地和高水平国际大科学计划合作中心，打造科技成果转化和新兴产业发展的重要平台，建设成为具有国际影响力的重要人才中心和创新高地。

国家航天局将按照实验室共建协议和组建方案，高质量推进实验室建设运行，推动国家重大工程项目和地方经济社会融通发展，支持实验室承担探月工程四期、行星探测工程研制建设任务，牵头论证和实施国际月球科研站、小行星防御系统等重大工程项目，研制建设以大科学装置为代表的深空探测领域大型基础科研设施，培育发起月球科研站等国际大科学计划和国际重大合作项目，支持实验室吸引国内外高端人才聚集，开展先进技术成果落地转化和产业应用。