物质非平衡合成与调控教育部重点实验室于2009年5月经教育部批准筹建，2016年1月通过教育部验收正式运行，是唯一的理科类重点实验室，现已发展成高水平基础科学研究基地和高层次人才培养基地。

目前，实验室以“物理学”和“材料科学与工程”两个一级学科博士点和“理论物理”、 “原子与分子物理”、 “凝聚态物理”（ 省级重点学科）、 “光学”（省级重点学科）、 “等离子体物理”、“粒子物理与原子核物理”，以及“材料物理与化学”（国家级重点学科）、“高分子化学与物理”、“无机化学”、“分析化学”、“有机化学”、“物理化学”、“应用化学”共十三个硕士学位授予点为学科支撑点，广泛开展各项研究。

截止2019年12月底，实验室工程共承担国家973项目、863计划、国家自然科学基金、及省、部级科研项目重点项目等670项，科研经费进款经费1亿2419万元；这些科研任务有力支持了本实验室开展的面向国际前沿、面向国家重大需、面向国家安全的研究。研究成果获国家自然科学奖二等奖1项，省部级科学技术奖7项。成果转换经济效益亿元以上，为陕西省的太阳能产业提升、电接触材料产业提升做除了重要贡献。近5年累计发表学术论文1637篇，其中SCI收录1500余篇；获专利106项；出版专著、教材40余部。

该实验室目前聚集了一批业务精湛，富有创新精神的博导、教授和具有博士学位的优秀中青年科技人才，其中有博士生导师52人，教授52人，副教授和高工14位。每年将招收70余名硕士生、30余名博士生和博士后从事学习和科学研究工作。主要研究方向有：纳米材料科学与技术、电子功能材料、光学与光信息获取与处理技术、理论物理等。

实验室倡导科学与技术相结合，促进学科交叉、创新与进步，强调原始创新与重大突破。目前该实验室主要从事光学及光学材料、纳米功能材料、电弧与电接触材料、磁学与磁功能材料、铁电功能陶瓷、先进功能材料及介观物理的基础理论研究。该实验室研究方向位于学科前沿，并具有很强的研究氛围，本科生学习阶段就倡导进入实验室学习，已有多名本科生在国际高水平期刊上发表SCI收录论文。硕士、博士均在国际高水平期刊上发表论文。

实验室现配备有7000F场发射扫描电镜、LDJ---9600振动样品磁强计，D3100CAP原子力显微镜，SXMACRO电子探针及调谐激光器等多套大型先进仪器设备。仪器设备及固定资产总计4000余万元，科研条件处于国内大学同类实验室领先水平。