合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）是在长期坚持学科交叉与融合的基础上，从相关重点实验室的重组整合入手，进行优化资源配置，逐步形成的一个多学科综合交叉的新型实验室，其学科领域涉及物理学、化学、材料科学、生物学和信息科学，实现了一级学科之间大跨度的整合。实验室以围绕重大科技问题组成的若干科学研究单元和公共技术支撑平台为基本组织结构，现设有原子分子科学、纳米材料与化学、低维物理与化学、量子物理与量子信息、生物大分子结构与功能、 Bio-X 交叉科学、理论与计算科学七个研究部和一个包含理化、生物和极端条件等测试分析能力的支撑体系。
　　为发挥中国科技大学多学科的综合优势和多年来形成的学科交叉的良好传统与氛围，增强创新能力，2001年10月，学校决定对中科院结构分析重点实验室、选键化学重点实验室、量子信息重点实验室（若干量子物理与量子信息研究组）、结构生物学重点实验室，以及中国科技大学的原子分子物理实验室、理化分析实验室和低温强磁场实验室进行整合，组建多学科的综合性国家实验室。国家实验室建设已列入中国科技大学“知识创新工程”二期规划和“教育振兴行动计划”建设规划。2002年5月，经科技部、中国科学院和学校相关领导和专家的多次研讨，实验室正式定名为“合肥微尺度物质科学国家实验室”并于2002年10月在校内开始试运行。2003年5月，国家实验室园区建成。2003年11月25日国家科技部正式批准合肥微尺度物质科学国家实验室开始筹建。经实验室主管部门中国科学院批准（计字[2004]99号），2004年6月16日合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）第一届理事会成立，中国科技大学校长朱清时院士任理事长，杨福家院士和唐叔贤院士任副理事长。2004年8月2日，中国科学院正式聘任唐叔贤院士为合肥微尺度物质科学国家实验室主任，侯建国院士为常务副主任。2004年11月3日，合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）建设计划通过科技部组织的海内外专家论证。