武汉光电国家实验室(筹)是科技部于2003年11月批准筹建。由教育部、湖北省和武汉市共建，依托于华中科技大学，联合武汉邮电科学研究院、中国科学院武汉物理与数学研究所、中国船舶重工集团公司第七一七研究所共同组建。
实验室现拥有60亩实验园区和4.8万平米“光电实验大楼”。目前在光电子器件与集成、激光与太赫兹技术、能源光子学、生物医学光子学、信息存储与光显示、光电探测与辐射等六大领域建立了六个功能实验室，并投入近4亿多元建立了12个科学研究平台以及1个光电公共测试平台，开展立足光电前沿的基础研究和满足国家战略需求的高技术研究。
武汉光电国家实验室目前有固定科研人员110名，流动科研人员220余名。其中包含双聘/兼职院士4名，海外院士1名，“973”首席科学家3名，中组部“千人计划”入选者10名，“青年千人计划”入选者2名，教育部长江学者13名（特聘8名，讲座5名），“国家杰出青年科学基金”获得者8名，中科院“百人计划”5名，国防科技工业“511”人才工程入选者2名，教育部“跨世纪/新世纪优秀人才”28名，国家自然科学基金委创新团队1个，教育部创新团队2个、湖北省创新团队2个。聘请了以美国科学院院士、英国皇家科学院院士、瑞典皇家科学院院士、英国皇家工学院会士等著名海外大师和海外学术骨干组成的海外学术军团。聘请国内外兼职教授72人。目前，在实验室从事科研工作的硕士、博士研究生1000余名。
实验室与华中科技大学相关院系共建“光学工程”、“生物医学工程”、“电子科学与技术”及“计算机科学与技术”四个一级学科，并支持“物理学”、“化学”、“材料科学与工程”等学科的建设与发展。在2012年全国学科评估中，“光学工程”排名第一（并列）；“生物医学工程”排名第三（并列）。
2004年以来，武汉光电国家实验室（筹）共获批包括973计划、863计划、国家自然科学基金、国家重大专项，国防科研、国家科技攻关、国际合作等在内的各类科研项目1200余项。实验室共获得各类科技奖励120余项，其中国家自然科学二等奖2项，国家技术发明二等奖1项，国家科技进步二等奖3项（含专用项目1项），国家国际科学技术合作奖1项，省部级一等奖29项等。实验室获批发明专利近500项。2006年-2012年共发表包括Science、Nature子刊在内的SCI论文2388篇。实验室已在激光科学与技术、生物医学光子学、光通信与器件、太赫兹技术、能源光子学、有机光电子学等领域形成了自己的研究特色。
实验室始终把为国民经济主战场服务作为自己的责任与使命，通过开展前沿科学与跨学科研究，引领行业发展方向，同时在技术创新与成果转化，光电测试、光电行业标准建立，光电人才培养与培训等方面为“武汉•中国光谷”和光电行业发展与产业化提供多方位的支撑与服务。
2012年7月，由武汉东湖高新技术开发区和华中科技大学共建成立了武汉光电工业技术研究院（以下简称光电工研院）。光电工研院是包含共性技术研发、中试熟化对接、高端产业孵化、企业研发服务等功能于一体的协同创新平台，以独立法人的形式，授权管理和使用依托单位和组建单位在光电国家实验室支持下所获得的知识产权。围绕实验室大量科研成果，提供产业化必需的工程技术研发、成果对接、投资运作和企业孵化，实现从“创新”到“创造”的转化。
实验室现与11个企业联合建立了技术研发中心，数十项成果与技术成功转化和应用到通信、能源以及工业制造领域，创造直接经济效益数十亿元人民币。
实验室已成为我国光电领域国际交流与合作的重要平台。目前，实验室与全球40多个重要科研机构、高校及企业展开多种形式的合作与交流，建立了长期稳定的合作伙伴关系。2007年被教育部、国家外国专家局批准为“高等学校学科创新引智基地”，2008年获批中央组织部“海外高层次人才创新创业基地”，并被科技部、国家外国专家局授予“国家级国际联合研究中心”。实验室以国际化的开放机制，每年吸引数十名海外学者、10余名外籍院士来室工作。其中包括中国科学院外籍院士、国际纳米科技领域具有重要学术影响的王中林教授，国际太赫兹领域著名专家张希成教授，以及“染料敏化太阳能电池之父”格来泽尔教授等。实验室发起的“国际光子与光电子学会议（POEM）”已成功举办多届,成为国际光电领域具有重要国际影响力的学术会议之一。同时打造了“武汉光电论坛”等高水平学术交流品牌，至今已有80余名海内外大师大家来论坛讲学。
武汉光电国家实验室（筹）是国家科技创新体系的重要组成部分和“武汉•中国光谷”的创新研究基地，定位于国家创新体系下的科研基地，光电科学与技术的学科创新基地，光电领域高层次、复合电产业进一步发展，提升我国光电产业国际竞争力提供强有力的科学型、创新性人才培养基地，光电领域国际交流与合作基地，为推动民族光和技术支撑，并积极参与、深度融入武汉东湖国家自主创新示范区的建设，为区域经济发展做贡献。
