虚拟现实技术与系统国家重点实验室于2007年5月批准建设，实验室总体定位于虚拟现实的应用基础与核心技术研究，坚持以国家中长期科技发展规划纲要和国家“十二五”、“十三五”科技发展规划有关内容为指导，强调原始创新、重视系统研发，发挥实验室多学科交叉、军民应用背景突出的优势，为虚拟现实技术的发展和应用做出基础性、示范性、引领性贡献。实验室围绕我国经济与社会发展对虚拟现实技术的战略需求，结合国际虚拟现实方法与技术和虚拟现实开发支撑平台与系统四个研究方向。
实验室是国内最早开展虚拟现实技术研究与应用的单位之一，经过多年的发展和建设，围绕航空航天、国防军事、医疗手术、装备制造和文化教育等五个领域的重大应用需求，瞄准虚拟现实国际发展前沿，深入进行理论研究、技术突破、系统研制和应用示范；培养和凝聚高层次创新人才，加强实验室科研条件和环境建设；积极开展国内外学术交流和产学研合作，使实验室成为我国虚拟现实领域条件好、水平高、有影响的国家级科研基地，发挥了技术带动和应用推动的作用。
虚拟现实是以计算机技术为核心，学科高度交叉，与应用密切相关的科学技术领域，其发展所面临的科学技术问题主要集中在对象建模与表现、自然人机交互，以及应用系统开发支撑平台等几个方面。实验室围绕我国经济与社会发展对虚拟现实技术的战略需求，根据国家“自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来”的科技工作指导方针，结合国际虚拟现实技术发展趋势和实验室的优势特色，确立了如下主要研究方向：
虚拟现实中的建模理论与方法
主要研究：虚拟实体的图形、图像与视频建模；物理和行为建模；各种可交互模型的建模方法；大规模虚拟场景的表示与实时绘制；复杂对象的真实感表现与绘制；模型的复杂性与可信性等。
增强现实与自然人机交互
主要研究：VR/AR中的实时跟踪与定位；虚拟环境与真实环境的无缝融合；虚实融合环境的人机交互与方法；新概念人机交互机制与装置；触/力觉表现及力反馈设备等。
互联网虚拟现实方法与技术
主要研究：Web VR、云计算虚拟现实与分布式虚拟现实；远程沉浸式共享虚拟环境及人机交互技术；基于移动终端的虚拟现实；低延迟大数据传输与新型交互等。
虚拟现实开发支撑平台与系统
主要研究开发：支持虚拟现实理论与技术研究的软硬件平台与实验装置；虚拟现实应用系统开发支撑平台与工具；虚拟现实技术与系统标准；典型应用示范系统。