访问学者莅临实验室进行科学上的交流，或借用实验室的设备和仪器进行科学研究。集中的资金和智力资源使得美国的这些国家实验室成为了大科学研究的典范。不同的实验室之间既有竞争也有合作。一般来说，具有相同研究方向的两个实验室（例如劳伦斯利福摩尔实验室与洛斯阿拉莫斯实验室）相互有资金上的竞争关系，而研究领域不同的两个实验室往往会相互合作（例如劳伦斯利福摩尔实验室与劳伦斯伯克利实验室的合作，而后者常常与布鲁克黑文实验室具有竞争关系）。美国能源部在国家实验室投入的资金占美国国内对物理、化学、材料科学以及物理科学的其