1995年实验室在国家863计划支持下随中国载人航天工程发展孕育而建，由原国防科工委(现总装备部)命名为“国家微重力实验室”。2003年国家微重力实验室通过了总装备部的全面验收，2008年实验室进入中国科学院重点实验室序列（Key ）。胡文瑞院士是实验室创始人，也是第一任实验室主任，现主任是李凯研究员。 实验室三个主要研究方向是：微重力科学、生物力学与生物工程以及空间引力波探测。实验室以微重力流体科学为重点开展微重力基本规律的创新研究，结合空间应用与航天技术的发展需求开展微重力应用技术研究，瞄准国际空间科技的最前沿–––引力波探测部署核心技术的研究与突破。到目前，几乎包揽了中国全部20余次微重力流体物理空间实验，并组织开展了多次返回式卫星空间微重力科学实验任务。如，2005、2006以及2016年多次组织完成了“实践十号”等返回式卫星微重力物理科学实验和空间生命科学实验任务；2003、2016、2017年借助中国载人航天工程“神舟四号”、“天宫二号”、“天舟一号”等空间任务完成了多项微重力流体物理空间实验；