山东大学的晶体材料研究始于二十世纪五十年代末期，1964年成立了直属于高教部的晶体生长研究室，1978年经教育部批准正式成立山东大学晶体材料研究所。1984年获准在山东大学晶体材料研究所的基础上建设山东大学晶体材料国家重点实验室，这是我国最早建设的实验室之一，1987年验收通过并正式对外开放，属应用基础研究类国家重点实验室。1998年在教育部主持下，晶体材料国家重点实验室与低维材料山东省重点实验室进行整合，实验室得到了进一步充实与加强。目前晶体材料国家重点实验室已发展成为我国一个由材料学、凝聚态物理两个国家级重点学科和材料科学与工程、物理学、化学三个一级学科博士点支撑的高层次人才培养基地以及上、中、下游紧密衔接的科技成果辐射基地。实验室先后于1990年12月、1997年4月、2003年3月、2008年3月四次参加了由原国家计委、科技部委托自然科学基金委组织的材料领域国家重点实验室现场评估，成绩均为优秀，2013获得免评一次成绩仍为优秀，得到了国家重点资助。
晶体材料国家重点实验室的任务是：从事人工晶体及相关材料的组成、基团、结构和功能性质之间关系的探索研究、设计和制备新的功能材料；重视材料制备基本过程的研究，改进现有功能晶体及相关材料的特性，以制备和利用综合性能优越，有科学意义和实用价值的功能晶体及相关材料；开展功能晶体器件的设计、制备和应用；逐步扩展和功能晶体相关的各种新型功能材料的研究，发展以功能晶体为核心的功能材料科学技术新学科。
实验室的特色是晶体材料和器件研究，主要研究方向包括：（1）功能晶体材料及制备技术探索和研究；（2）晶体物理性能及相关器件的研究；（3）低维材料的制备及相关器件的研究（4）晶体生长过程和晶体材料基础研究。
长期以来，晶体材料国家重点实验室紧紧围绕实验室的目标及主要任务，不仅形成了以功能晶体制备及应用为中心内容的四个主要研究方向而且顺应材料科学技术的发展趋势，不断地对这四个方向所包含的实质内涵进行适当的调整、拓宽和充实。
实验室自建立以来获得了包括国家技术发明一等奖、二等奖、国家科技进步二等奖、国家技术发明三等奖以及教育部自然科学和科技进步一等奖、山东省技术发明一等奖等多项国家和省部级奖励。实验室十分重视科技成果的应用背景，有多种重要的功能晶体及其器件获得开发和应用。如大尺寸优质磷酸二氢钾（KDP）晶体成功地应用于我国“神光”工程装置上，高亮度GaAs系列半导体发光管和激光器材料及芯片关键技术实现产业化；一些新的激光、非线性光学晶体及宽禁带半导体的生长技术处于国际前沿水平。在纳米超硬、光催化、发光材料、分子功能材料及有机光电材料等方面，开展了大量创新性研究工作，多篇论文被国际主流期刊作为热点文章介绍。
实验室的创始人是已故著名晶体材料学家蒋民华院士。实验室目前拥有国家自然科学基金创新群体1个，长江计划特聘教授3名，国家杰出青年基金获得者6人，国家青年千人计划入选者2人,国家优秀青年基金获得者1人。国家重点实验室已成为高层次人才的培养基地，实验室建有材料科学与工程、物理学和化学三个一级学科博士点，设有凝聚态物理、材料学博士后流动站，其中材料学和凝聚态物理学均为国家重点学科。一大批优秀年轻学生与学者在国家重点实验室进行着创新性的探索，获得全国优秀博士论文6篇，全国大学生科技竞赛“挑战杯”特等奖等奖励。