实验室设计的目的是要建立有高效率、功能完善和考虑周全的实验室。在实验室设计时，应充分考虑影响实验室效率和安全的因素，如空间、工作台、储藏柜、通风设施、照明等。特殊实验室应按国家标准有关要求设计。
一、实验室设计要有合理化的空间
实验室设计时应根据实验功能模块及放置设备的需要。而考虑空间的合理化分配来决定布局。同时应从发展眼光确定实验室空间大小。 有很多因素影响到实验室空间的设计，如工作人员的数量、分析方法和仪器的大小。实验室应是灵活的，让工作人员感到舒适，又不产生浪费。
工作空间的大小应保证最大数量的工作人员在同一时间工作。应将有效的空间划分为清洁区（办公室、休息室、学习室），缓冲区（储存区、供给区、过道），污染区（工作区、洗涤区、标本储存区）。
实验室设计基本原则：人流、物流、气流要畅通；清洁区、缓冲区、污染区要分离。
在指定的实验区域，应控制工作人员数量和运输人员数量。在控制实验室通路的同时，还应设置一些预备区，如接受样品或标本，准许进入实验室人员和参观者的通道。通过工作人员、自动传输、风力系统或其他自动化系统运输样品或标本。还应充分考虑内部通信联络系统和警报器以便通知或报警（如灾害、火警、样本到达、或实验室其部分寻求帮助等）。 还应考虑实验室空间的扩展需要，将实验室设计为可向外扩展或者可以移动性，以满足实验室未来发展的空间有拓展的需要。运输和电脑网络系统分别用于实验室内和实验室与单位各科之间样品或标本运输和信息交流。国家的法律法规（有国家标准和行业标准等）在很大程度上影响到实验室设计，在整个实验室设计中应由建筑师提出有关法规的要求。
在制定空间分配计划前，应对仪器设备、工作人员数量、工作量、实验方法等因素作全面分析和对空间标准的要求进行评估，并计算区域的净面积和毛面积。特殊功能的区域根据其功能和活动情况不同决定其分配空间的不同。
二、实验室的布局设计
实验室的布局情况应考虑以下几点：由于每个实验室的工作性质不同，无法建立一个统一的实验室通用的设计方案。但应考虑两点原则性和灵活性。
1、样品的转运和人员流动：分配实验室区域，首先应考虑工作流程、样品的转运和流转、生物安全因素等。
2、灵活性：实验室设计能否适应未来发展变化的需要是极其重要的。
3、安全性：实验室的设计和大小应考虑安全性，满足紧急清除和疏散出口的建筑规则，针对各实验室情况配备安全设备。距危险化学试剂30米内，应设有紧急洗眼处和淋浴室。所有的实验室和与污染物直接接触的地方均应安装洗手池，将洗手池设在出口处。洗手池应是独立专用的，不能与污染物处理及实验混用。
4、设立烟雾罩和安全设施：任何安全罩的放置均应尽量远离出口处，以符合有害实验远离主通道的原则。
5、特殊实验室设计与布局：特殊实验室在这里主要指微生物和分子生物学实验室，其设计总体上应按《微生物和生物医学实验室生物安全通用准则》的要求。基因扩增实验室应有充分的空间和按标准要求进行设计与布局，以避免实验室的污染。微生物学实验室所接触的有害微生物，通常将微生物实验室划分成清洁区、半污染区、污染区。在污染区应使用生物安全柜，以保护工作人员的健康。现代微生物学实验室还必须具备有空气调节和过滤的设备。
三、实验室通风设计
为了实验室的安全，有条件的或具备条件的必须装备中央空气处理系统。避免因电扇鼓风导致微生物实验室传染性疾病的传播。特别是微生物和生物医学实验室应严禁使用电扇。适当通风不仅去除实验室有害气味和毒气，而且也保证设备正常运行。空气交换数量目前倡导在一般实验室，在使用蒸气和生化危险剂的区域，空气交换每小时12次。在从事微生物检验区域空气交换达16次每小时。
四、电源和通讯设计
电源布局应对实验室所需电源，做充分的考虑和分析，注意以下：
1、实验室所有仪器所需电量和所需电插座数量，布局合理，使用安全和方便。
2、电插座是三孔或是二孔。
3、电插座分布各地方，保证使用安全和方便。
4、仪器所需电压（220V或380V）、电量。
5、应充分考虑计算机所需插座。
6、实验室所需照明设备的数量由工作的类型、工作台面的颜色、工作室天花板和墙壁的颜色、固定照明与工作台面之间的距离、需要照明空间的大小而决定。
7、照明设备安装的位置：照明设备应安装成与工作台面呈垂直或对角线，可消除物体遮挡产生的阴影。
8、特殊照明设备：如果实验室用于分离微生物和分子生物学实验区域，应能有效地保护工作人员和标本免污染。紫外灯是最常用的消毒设备。固定紫外灯距地面的距离不要超过2.1米，紫外灯的数量应根据实验室空间决定。使用紫外照明设备时，必须确信物体表面（例如，墙体表机的涂料、工作台面等）能经受紫外光的漂白作用。
9、在设计电源时除考虑已满足现在使用需要外，要有足够多的扩展量满足实验室的需要。
10、通讯在实验室实现信息化、网络化，将很大程度上提高实验室的管理质量和工作效率，在实验室设计时应周密设计通讯线路，除充分满足目前的需求外，还应有额外的容量适应仪器的增加和移动。