重点实验室的前身是中国科学院山西煤炭化学研究所炭材料研究室。该研究室创建于1962年，是我国最早从事新型碳材料研发的机构之一。实验室于2002年7月与10月分别获批炭材料山西省重点实验室与中国科学院炭材料重点实验室。实验室现任主任为宋燕研究员，现任学术委员会主任为成会明院士。

      实验室的研究定位是：面向新型和高性能炭材料的原料定向合成、结构构筑、构效关系及其服役行为等具有挑战性的基础科学和工程技术问题，开展新型炭材料制备定向基础研究、关键核心技术创新以及围绕应用目标的重大系统集成创新。在新型和高性能炭材料相关基础研究、平台构建、工艺装备研发、应用转化等方面，引领我国新型炭材料产业的发展，成为国内外具有重要影响力的新型炭材料研究与转化实验室。主要研究方向包括高性能碳纤维及其复合材料、特种炭/石墨材料、功能炭材料、石墨烯及新能源材料。实验室长期坚持多学科的交叉与融合，培养和组建了一支高分子化学、高分子物理、有机化工、化学工艺和材料科学交叉、理论和实验以及工程设计相结合的创新型研究队伍，注重新型炭材料的应用基础研究，尤其是针对新型炭材料的高性能化和多功能化的途径探索和机理研究。

自实验室建设以来，实验室的学科建设呈现良好的发展态势。已形成了任务带学科、学科促任务的良性局面。实验室相继承担了来自国家科技部、国家自然科学基金委、总装备部、国防科工局、中国科学院、山西省科技厅、太原市科技局、企业横向委托等多项研制任务。近些年来，在高性能炭材料的研究方面获得多项研究成果。在一些重要研究方向已达到国内领先或国际先进水平，如聚丙烯腈基高性能炭纤维、高导热炭基复合材料、高比表面积活性炭、石墨烯的规模化制备。

实验室现有固定人员99人，平均年龄41岁。其中，博士学位者35名，硕士学位者39名，正高级职称14名，副高级职称38名。实验室涉及材料科学与工程、化学工程与技术、化学三个学科，物理化学、材料学和化学工艺三个专业。化学学科设有博士后流动站，物理化学、材料学和化学工艺具有博、硕士学位授予权。2018-2020年期间实验室共毕业博士17名，硕士28名。目前在读博士生38名，硕士生33名。目前实验室共有科研仪器设备3279台/套，科研设备总值17104万元。 实验室建筑总面积为23645平方米。

     经过十几年的发展，实验室的地位和影响进一步加强。实验室已经发展成为国内炭材料学术研究中心，人才辐射作用进一步凸现，已培养的炭材料青年科技人才进入高校、研究所，成为新型炭材料研发的主力军。