集成光电子学国家重点实验室由清华大学、吉林大学、中国科学院半导体研究所联合组建，实验室于1987年由国家计委批准筹建，1990年底建成，1991年1月通过国家有关部门的验收后正式对外开放。

通过二十年来的建设和发展，实验室设备条件初具规模，各种材料生长和表征设备基本上能够满足实验室科研工作的要求，实验室已成为集成光电子材料、器件及其在光纤通信网络中应用技术等领域的国内主要研究基地。集成光电子学国家重点联合实验室半导体所实验区重点研究基于半导体光电子材料和微纳光电子材料的各种新型光电子器件以及光子集成器件，研究上述器件在光纤通信系统与网络、光信息处理与显示、光传感技术、太阳能及固态照明、以及关系国家安全领域中的应用技术及其系统技术。

第一届实验室主任为清华大学张克潜教授，中国工程院院士、吉林大学高鼎三教授为学术委员会主任；第二届实验室主任为吉林大学刘式墉教授，学术委员会主任是中国科学院院士、中科院半导体所王启明研究员。中国科学院半导体研究所黄永箴研究员为现任主任（2013年6月-今），吉林大学电子科学与工程学院院长孙洪波教授为现任学术委员会主任（2013年6月-今）。实验室学术委员会由国内物理、光电子领域的15名著名专家、学者组成。实验室现有固定人员44人，其中研究人员38人（高级32人、中级6人）占86%，技术人员4人，管理人员2人。

半导体光电子学是基于在半导体内操纵和控制光子运动的一门新的科学与技术，是研究半导体中光吸收及辐射发射，是国家信息基础设施建设的关键课题。因此，实验室的研究方向是以新一代光通讯、光信息处理等领域中的关键光电子器件（特别是以量子结构为基础的器件）及其集成研究为重点，同时密切注视光电子新材料、新器件、新应用技术的开拓。根据研究方向，实验室的研究内容包括半导体量子阱材料物理的研究和重要光电子器件物理、设计与工艺；光波导器件设计与工艺实现；光电子器件应用及其系统技术的研究；光电子新材料、新器件、新应用技术的研究。主要开展以下工作：Ⅲ-V族半导体光波导开关阵列；硅基光电子器件研究；GaN材料的研究；高功率超辐射集成光源；有机/聚合物电发光器件；光纤光栅研究；5GHz半导体超短光脉冲激光器及光孤子研究；光ATM交换系统技术；程控/手动单模可调谐外腔半导体激光器及其产品开发。目标是把实验室建设成我国光电子学领域的主要研究基地和人才培养基地。

实验室由清华大学、吉林大学、中科院半导体研究所联合建立，有先进的实验设备。实验室有分子束外延设备、有机金属气相沉积设备、液相外延等供光电器件和集成光电器件用异质结材料、量子阱超薄层材料生长的设备，有精密光刻机、反应离子刻蚀机、真空镀膜机等光电器件制造的工艺设备，有单色仪、半导体激光器常规参数测试系统、半导体激光器热阻测量仪、超短脉冲测试系统、采样示波器等器件特性测试设备，还有电化学C-V、低温光荧光测试系统等可对晶体材料的生长质量、特性进行分析的设备。从材料制备、器件工艺到器件与材料特性分析的这一整套设备与仪器为半导体光电器件及其集成技术的研究提供了相当良好的技术支撑条件。还有准分子激光器可进行光纤光栅制造、微细加工等工艺。有标量网络分析仪、微波频谱分析仪等可为新一代超高速、大容量、多功能光通信单元技术研究提供支撑条件。

实验室现为物理电子学与光电子学、半导体物理与半导体器件物理、半导体物理与微电子学的硕士点、博士点和博士后流动站。有博士导师13名（最年轻的博士导师只有36岁），1996年在读硕士生47名、博士研究生49名，并有5名博士后研究人员在站工作，已形成了一定规模的光电子学领域研究人才培养基地。