激光生命科学实验室是我国第一个以激光科学和生命科学交叉为主结合物理学、光学、医学、遗传学等多学科交叉的科研机构。在刘颂豪院士倡导下，于1989年建立。1993年12月通过了省重点实验室的验收。2007年12月通过教育部验收，正式成为教育部重点实验室。实验室围绕重大生命信息科学难题，聚焦于研究生物医学光学传感与成像的原理创新、方法建立及技术应用，以创新光学理论、方法与技术结合多学科交叉手段，实现从分子、活细胞和活体组织上多尺度跨层次的生物功能分子信息的精、准解析。
实验室目前总人数51名，固定研究人员 35人，流动科研人员16名。其中包含中国科学院院士1名，海外院士2名，国家杰出青年科学基金获得者1名，新世纪优秀人才支持计划入选者1名，美国光学学会（OSA）Fellow 1人，国际光学工程学会（SPIE）Fellow 2人。教育部创新团队1个。广东省南粤百杰1名，珠江学者1名，广东省杰出青年科学基金获得者2名，广东省科技创新青年拔尖人才3名。培养的学生获得全国百篇优秀博士学位论文奖1人，全国百篇优秀博士论文提名奖5人，广东省优秀博士论文奖5人。
实验室承担了以973计划（2项）、863计划（2项）、国家自然科学基金重大科研仪器研制项目（2项）、国家自然科学基金重点项目（3项）、国家自然科学基金重大研究计划项目（2项）、国际(地区)合作与交流项目（2项）为代表的科研任务200余项，总科研经费超过1亿元。实验室固定资产达到1.1亿元。
原创性研究成果发表在Nature系列刊物 (2篇)，J. Am. Coll. Cardio，Phys. Rev. Lett，PNAS, JACS等顶级刊物上。主要论文被Nature、Nat. Biotechnology、Nat. Rev. Cancer、Chem. Rev. 等顶级刊物大量引用，近五年SCI他引次数超过6000次。曾获得美国医学物理学会“Sylvia Sorkin Greenfield Award”奖(2008年)、广东省自然科学一等奖2项（1996年、2005年)、广东省自然科学二等奖3项(2000、2008、2009年)、教育部高等学校科学技术奖二等奖1项 (2012年)、广东省专利奖-发明人奖（2015年）、中国产学研合作创新与促进奖（2016年）。共获授权国家发明专利120余项，建立了自有知识产权专利池，已转化8项知识产权，带动行业产业升级创新。形成了从原创技术—系统研发—仪器工程化—临床/科学应用的完整技术转化模式。以血管内光声成像仪、定量FRET荧光显微成像仪、皮肤光声显微成像仪为代表的原创技术已完成仪器工程化，正在推进临床/科学应用转化。实验室的研究成果为交叉学科领域的技术创新与应用起示范作用，极大推动了我国生物医学光子学领域研究的发展。