Laboratorien sind zentrale Infrastrukturen für die experimentelle Werkstoffforschung und -entwicklung. Sie dienen der kontrollierten Erzeugung, Modifikation und Charakterisierung von Werkstoffen unter definierten Randbedingungen. Typische Laborumgebungen umfassen mechanische Prüfstände, thermische Behandlungsanlagen, metallographische Präparations- und Analyseplätze sowie chemische und elektrochemische Stationen.

In werkstofftechnischen Laboren werden unter anderem Gefüge, Phasenzusammensetzungen und Defekte mittels Licht- und Elektronenmikroskopie, Röntgendiffraktometrie und spektroskopischen Verfahren untersucht. Ergänzend werden Werkstoffeigenschaften wie Festigkeit, Zähigkeit, Kriech- und Ermüdungsverhalten mit standardisierten Prüfmethoden quantifiziert. Metallographielabore stellen dabei eine spezielle Kategorie dar, die auf Präparation und mikroskopische Analyse von Gefügen metallischer Werkstoffe fokussiert.

Moderne materialwissenschaftliche Labore integrieren zunehmend digitale Workflows. Digitale Labore und digitale Materiallabore koppeln Messgeräte über Laborinformations- und Managementsysteme (LIMS), ermöglichen automatisierte Datenerfassung, -auswertung und Rückverfolgbarkeit. Virtuelle Labore erweitern dies durch simulationsbasierte Experimente, die reale Versuche ergänzen oder teilweise ersetzen. Nutzerlabore (User Facilities) stellen hochspezialisierte Infrastruktur, etwa Großgeräte oder Synchrotronquellen, einer breiten wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Verfügung und erfordern standardisierte Protokolle sowie qualitätsgesicherte Datenhaltung.

Qualitätsmanagement (z.B. nach ISO/IEC 17025), Kalibrierung und Rückführbarkeit von Messgrößen sind essenziell, um reproduzierbare und vergleichbare Ergebnisse in unterschiedlichen Laboren zu gewährleisten.