在重大科学装置的建设和发展上，中科院不遗余力。
2003年，中科院专门组织专家进行“大科学装置战略发展的研究”，2007年后又相继进行了“未来十年大科学装置发展前瞻”研究和“国家重大科技基础设施发展规划”研究。2008年至2009年，中科院组织专家对中国至2050年大科学装置的发展路线图进行了研究，为我国大科学装置未来几十年的发展描绘了蓝图。
迄今为止，中科院仍是承担我国重大科学工程及大科学装置建设和运行的主要力量。
三类大科学装置助推科技创新
大科学工程及装置是支撑多学科与交叉学科发展的先进的大型公共技术平台，也是国家创新体系中具有强大研发能力和国际竞争能力的大型科研基地。
目前，中科院运行的大科学装置有十多个，在建装置近十个。按不同的应用目的分为三类：专用研究装置、公共实验平台、公益基础设施。
专用研究装置极大地提升了我国基础前沿研究水平和自主创新能力。例如，北京正负电子对撞机机器改造工程的完成，不仅增强了中国的高能加速器技术，也使中国在τ-粲物理研究方面取得重大成果；兰州重离子加速器使中国核物理研究在国际前沿占有一席之地；20世纪90年代建成的神光装置，使我国大型强激光和激光核聚变研究跻身世界前列。
大型公共实验平台对广泛的科学研究起到了巨大的推动作用。1989年4月建成的合肥同步辐射装置，经升级改造后运行稳定可靠，拥有14条光束线、14个实验站，已成为在真空紫外和软X射线波段向国内外用户提供优质服务的国家级科研平台。
公益基础设施则为社会发展提供了必不可少的保障。以中科院遥感卫星地面站为例，1986年中国建成遥感卫星地面站并投入运行，改变了我国遥感应用项目只能从国外购买卫星遥感数据的历史。更重要的是，从1987年大兴安岭森林火灾到1998年长江、嫩江特大洪水，再到2008年的雨雪冰冻灾害和汶川地震灾害，遥感卫星地面站都为我国社会发展提供了重要保障。
此外，大科学装置在建造和利用的过程中，带动了国家高新技术及相关产业的发展。2008年，中科院高能物理所运用建造大科学装置“北京谱仪”所掌握的超导技术，与山东华特磁电科技公司联合研制出我国第一台工业实用型超导装置——超导除铁器，彻底打破了我国超导磁体长期依赖进口的局面。
国际合作提升中国影响力
2012年3月8日，大亚湾中微子实验发现了一种新的中微子振荡，并测量到其振荡几率。这引起了国际社会的高度关注。
大亚湾反应堆中微子实验是由科技部、国家自然科学基金委员会、中国科学院、广东省、深圳市共同支持的大型基础科学研究项目，并有来自美国、俄罗斯等五个国家和地区的经费支持和科学家参与，是一个以我为主、多国参与的重大国际合作项目。
