实验室于1990年经国家批准依托北京科技大学建设，立足于金属材料学科前沿、国民经济的重大需求，开展以新金属材料研发和传统材料升级换代为目的的前沿探索和应用基础研究。经不断发展和优化调整，目前的主要研究方向和内容为：(1)前沿金属材料应用基础研究，主要包括金属间化合物、非晶/高熵合金、高温合金等新型金属结构材料；(2)新型功能材料应用基础研究，包括电、磁、声、光、热等功能材料与器件；(3)先进钢铁材料应用基础研究，包括高性能钢铁材料的创新设计、组织-性能关系、绿色制造、服役行为及应用；(4)材料制备新工艺新技术，包括高端关键金属材料制备新原理、新技术、新工艺与装备研发；(5)材料基因工程技术及应用，构建“理性设计-高效实验-大数据技术”深度融合的材料研发新模式，形成面向应用的全链条创新能力。

近十年来，实验室在先进钢铁材料的创新设计与重大应用、新型金属材料的强韧化理论及应用、低维功能材料和器件的多尺度设计与制备、有色金属关键材料制备新工艺新技术及重大应用、材料基因工程技术及应用等5个方面取得一系列标志性成果。为推动我国关键金属材料的快速发展，支撑钢铁工业从小到大、从弱到强，满足国家经济社会发展、重大工程做出了重要贡献，起到了不可替代的作用。

实验室自建立以来一直作为学校独立的二级行政单位实体化运行和管理，以2019年学校整合材料学科建设材料学部为契机进行优化重组，预计到2020年底实验室专职研究人员规模达到150人。