中南大学有3个国家重点实验室：
1.高性能复杂制造国家重点实验室
“高性能复杂制造”国家重点实验室于2011年通过国家科技部批准立项并正式对外开放运行。高性能复杂制造是国家当前发展的急需，也是支撑国家战略竞争力的基础，是制造领域高难度前沿方向的概称。实验室主任段吉安教授，学术委员会主任熊有伦院士。
2.医学遗传学国家重点实验室
1984年卫生部通知湖南医学院夏家辉教授牵头筹建“医学遗传学国家重点实验室”，1987年10月22日由卫生部和国家计委组织专家通过论证，1989年拨款开始建设、1991年验收合格、正式向国内外开放。2014年6月，中南大学决定将生命科学学院与医学遗传学国家重点实验室合并，成立生命科学学院（医学遗传学国家重点实验室），实行一组人员、两块牌子的管理模式。
3.粉末冶金国家重点实验室
粉末冶金国家重点实验室于1989年经国家计委批准依托于中南大学(原中南工业大学)进行建设，1995年通过国家验收并正式对外开放运行。先后有42名固定人员在实验室工作，其中院士2人,博士生导师15人，教授及研究员28人。现任实验室主任为黄伯云院士,实验室学术委员会主任为左铁镛院士，学术委员会顾问为黄培云院士。实验室主要研究方向为：相图计算与材料设计；粉末冶金过程理论与模拟；制粉、成形、烧结与全致密化新技术应用基础研究；粉末冶金新材料制备原理与性能；先进航空刹车副用复合材料；纳米粉末及纳米晶块状材料等。
