植物基因组学国家重点实验室依托于中国科学院遗传与发育生物学研究所和中国科学院微生物研究所。实验室有34个创新研究组以及基因组学技术平台。现任主任为左建儒研究员，学术委员会主任为韩斌院士。

植物基因组学国家重点实验室的前身是1990年成立的中国科学院植物生物技术开放实验室，曾三次参加国家重点实验室评估（1991年、1996年、2001年），分列全国生命科学实验室第7、第6（部级实验室第一）位和第11位。2003年12月31日，由国家科学技术部批准，中国科学院植物生物技术开放实验室升级为植物基因组学国家重点实验室(以下简称实验室)，并正式进行建设。2006年1月通过科技部组织的现场验收，实验室正式进入国家重点实验室序列运行。在2006、2011年的国家重点实验室评估中，植物基因组学国家重点实验室连续2次被评为优秀实验室。

实验室的总体定位和目标是面向国家现代农业发展的战略需求和植物科学发展的国际前沿，以重要农作物和模式植物为研究对象，系统深入地开展基础性、前瞻性和战略性研究，解析植物生长发育与复杂农艺性状形成的分子机理与调控网络，挖掘用于作物分子设计育种的重要基因资源，为我国粮食安全和农业可持续发展做出重大创新性贡献。

实验室的主要研究方向为植物基因组的结构与调控、重要农艺性状的功能基因组学、植物激素作用的分子机理、植物与环境、病虫互作的分子机理、植物生物技术与分子育种等。