空间天气学国家重点实验室的前身是1993年成立的“中国科学院日球物理数值开放研究实验室”，于1994年12月5日批准正式对外开放。1999年空间中心经过对空间物理相关分支学科的整合，组建“中国科学院空间天气学开放研究实验室”，进入中国科学院知识创新工程试点重点实验室的行列。2005年空间天气学国家重点实验室由科技部批准成立，这是我国空间物理领域第一个国家重点实验室。目前实验室有研究人员60余人，其中包括2名中科院院士，5名国家杰出青年获得者，并拥有基金委创新研究群体1个。实验室在北京中关村的科研用房约3200平米，并在海南建有一个占地90余亩的海南空间天气国家野外科学观察研究站；拥有Cluster数据库中国数据中心、“双星计划”数据中心和双星计划科学运行中心，以及DSP－4电离层数字测高仪、电离层闪烁检测仪、数字CHIMAG磁力仪等先进仪器。
实验室主要研究方向是灾害性空间天气及其对人类的影响，研究内容包括：日地系统的空间天气基本过程及其规律的探测和研究；空间灾害性天气因果链模式和预报方法研究；发展空间天气探测新概念、新原理、新方法等。
空间天气学国家重点实验室积极牵头，提出和推进国家级重大科学计划“双星计划”和“子午工程”。实验室建设期间，利用“双星计划”的探测数据，取得了一批创新性的研究成果，由实验室主持的基于“双星计划”－Cluster的探测数据开展数据分析和理论研究的基金委“十五”重大项目“地球空间暴多时空尺度物理过程”在2008年5月基金委组成的结题验收中被评为“特优”。由实验室牵头发起和推动的“子午工程”现已完成了申请书、可研报告和初步设计报告，国家发改委已将“子午工程”作为“十一五”国家重大科技基础设施项目批准投资建设，2008年1月开工建设，预期于2010年底完成建设。另外，实验室还负责了载人航天工程二期应用任务空间物理部分的论证；提出了中国探月计划（“嫦娥工程”）二、三期日、地、月空间物理探测的科学目标建议和“空间风暴和极光探测计划”的新设想。负责建议和组织实施国家自然科学基金委 “十五”、“十一五”重大项目和“十五”地球科学部优先发展领域--日地空间环境和空间天气。
近两年来，实验室在包括Nature、JGR、GRL、ApJ等国内外核心学术刊物上发表学术论文167篇，其中SCI论文占三分之二以上；实验室承担的科研项目80余项，包括主持国家基金委重大项目1项，重点项目4项（包括优秀国家重点实验室配套1项），国家杰出青年基金2项，创新群体项目1项，承担院方向性项目子课题3项，基金委面上项目、973、863等多项。实验室迄今已连续五年获得国家杰出青年基金的支持，连续四个五年计划是国家基金委重大项目的主持单位。
实验室积极推动和参加国际上组织的重大科技合作计划，如牵头推进“国际子午圈计划”；实验室是亚太地区2007－2008年“国际日球物理年”的召集单位；实验室客座教授连续四年获得基金委海外合作基金的支持；实验室主持召开包括“夸父计划”国际研讨会、海峡两岸空间科学研讨会、全国空间天气研讨会、全国空间物理学术研讨会等7次国内外学术会议，室固定成员共在国内外学术会议上作特邀报告24人次以上。2006年实验室设立开放基金课题17项，2007年设立开放基金课题14项，2008年设立开放基金课题22项。
