中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室的前身是中国科学院北京真空物理开放实验室，成立于1985年。实验室的目标是达到该领域的国际一流水平，为国家科研战略布局贡献力量。二十多年来，实验室致力于纳米材料及其物理以及其在信息器件和能源器件中应用的基础研究，取得了一系列具有国际前沿水平的成果，曾四次荣获“中国十大科技进展/新闻”,并于2008年荣获国家自然科学二等奖。目前实验室由四个研究组构成，实验室的运作特色是加强各研究组之间的交叉合作，发挥集体智慧，凝炼明确的科研目标，力争取得具有重要影响的创新性的科研成果。主要的研究方向是：以纳米材料的合成和生长为基础，利用先进的表征手段，研究其物性以及制备纳米材料功能器件，开展纳米材料在信息、能源、及生命科学等领域内的应用基础研究。四个研究组的研究方向包括：1. 新功能材料探索与晶体生长；2. 等离激元光子学及其应用的研究；3. 纳米信息材料、器件构造与物性；4. 低维结构及其器件物理。
现任实验室主任为徐红星研究员，学术委员会主任朱道本院士。实验室拥有一支优秀的、富有朝气和创造力的科研队伍，包括研究员7人、主任工程师1人、副研究员7人、助理研究员3人、工程师实验师1人。其中，科学院百人计划获得者3人，国家杰出青年科学基金获得者3人。人才培养方面，2010年实验室在站博士后6人，博士生50人，硕士生29人，联合培养研究生15人。
实验室目前承担国家重大科研计划多项，包括：国家973项目5项、国家自然科学基金委项目16项、863项目1项、院支持项目6项。自2001年至2010年止，实验室发表文章433篇，申请国家专利41项。
实验室拥有一批国际先进和领先水平的仪器设备，包括多套晶体生长和纳米材料生长设备、扫描隧道显微镜设备、原子力显微镜、光学谱仪、电学测量探针系统、金属及氧化物薄膜沉积系统、功能器件测量系统等。硬件设施优越，科研实力雄厚。