动力工程多相流国家重点实验室依托西安交通大学，于1990年经国家计委批准始建，1992年底通过国家验收，1993年起正式对外开放。
第一、二届实验室主任分别由中国科学院院士、我国多相流热物理学科的奠基人陈学俊教授和国家级有突出贡献的专家陈听宽教授担任，第一届、第二届学术委员会主任分别由科学院院士陈学俊和两院院士赵仁恺担任。现任实验室主任由教育部长江学者奖励计划首批特聘教授郭烈锦担任,学术委员会主任由科学院院士徐建中担任。
1997年3月接受科技部、国家自然科学基金委员会组织的材料与工程科学领域的全国性评估，被评为工程热物理与能源利用学科领域内的第一名；在2003年3月的国家重点实验室评估中，实验室再次列工程热物理与能源利用学科领域第1名，并在全部参评的29个工程类实验室中列总分第1名，被评为优秀国家重点实验室(A类)。
本实验室的研究领域属能源动力、能源化工与能源环境。目前实验室下设高压汽液两相流、油气水三相流、有机工质两相流、气固两相流与燃烧、湿蒸汽两相流、低温制冷两相流、相变传热及其强化、新能源转化和高新技术等8个研究方向。实验室有热能工程、动力机械及工程、制冷及低温工程、核反应堆工程、工程热物理、计算数学等8个博士点学科，其中热能工程、动力机械及工程、制冷及低温工程、计算数学学科为国家级重点学科，并设有动力机械及工程热物理博士后流动站。
实验室积极开展高水平学术交流工作，曾分别于1994 年和1999年主持召开第三届、第四届多相流与传热国际学术会议，2001年主持召开了动力工程国际会议，2005年举办第五届多相流、传热传质与能源转换国际学术会议。实验室与美国Miami大学、希腊Patras大学、香港科技大学等长期进行合作研究，与美、英、日、法等国的 10 余所大学与科研机构建立了学术交流关系；在国内与清华大学、东南大学、石油大学、中科院工程热物理研究所等单位密切合作，联合承担国家重大项目。此外，还与研究机构、生产企业广泛合作，协助解决设计、生产中的关键技术问题，从而促进科研成果向生产力的转化