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他领域研究的总投资的40%以上。一些国家实验室是由私营企业管理的，也有由研究型大学运营的实验室。美国国家实验室在军事、学术、产业所构成的“铁三角”中扮演着极为重要且影响深远的角色。