粒子技術與輻射成像國家專業實驗室是由世界銀行貸款資助支持的重點學科發展項目之一，1989年在國家立項，1996年完成建設，是教育部系統唯一的粒子技術與輻射成像研究基地，主要研究粒子探測與輻射成像的理論、方法和技術。研究工作不僅與粒子物理、核物理、天體物理、新能源、新材料、生命科學、信息處理及精密機械等學科領域互相交叉、滲透，而且與醫療保健、社會安全、環境保護、生產過程測控等實際應用緊密結合、并行發展。
實驗室依托于核技術及應用、粒子物理與核物理兩個國家重點學科，由清華大學工物系和物理系共同承擔建設。實驗室建設的總體目標——依托清華大學學科交叉綜合、人才資源豐富等優勢，保持在國內的領先地位，在粒子物理理論和實驗研究、輻射成像無損檢測和工業核測控等領域達到國際一流水平；在粒子探測器技術、核醫學影像、天體高能輻射的空間觀測等方面，具有參加國際前沿研究的條件和能力，爭取研制若干具有國際先進水平的成果，出版國際水平專著和教材，進一步完善產、學、研基地建設，帶動學科發展，促進人才培養。
實驗室實行學術委員會領導下的主任負責制，學術委員會由 15 位國內粒子技術與輻射成像行業著名學者和資深專家組成。實驗室主任康克軍教授現任清華大學副校長，長江計劃特聘教授，2005年全國先進工作者。實驗室現有固定編制人員近 60 人，其中教授近 20 人，形成了以中青年教授為主要學術帶頭人的結構合理、敢于創新的科研團隊。還有 160余名研究生（博士 90余人，碩士 70余人）、十多名博士后和訪問學者。
實驗室除了在清華大學校內工物館、加速器小樓和物理樓的學科建設基地外（科研用房超過 3500 平方米），還擁有與清華同方威視技術股份有限公司合建的產學研基地，建在京郊密云，占地 10 萬平方米，主要用于科研實驗及系統的集成與調試。實驗室擁有一流的學科建設設施及平臺，擁有微焦點輻射成像系統、強流小焦點輻射成像系統、各種類型工業 CT 實驗系統等大型裝備、先進的電磁兼容檢測設備、電子直線加速器熱測實驗平臺、宇宙線測量系統等大量先進的儀器設備，設施總值超過 5000 萬元。
