1977年，同步辐射装置的建造列入全国科学技术发展规划。

1978年春，中科院成立以中国科学技术大学为主的同步辐射加速器筹备组，并开始预研，标志着我国同步辐射事业正式启动。

1981年10月，中科院召开了“合肥同步辐射装置预研制及物理设计审定会”，会议认为“合肥同步辐射装置已基本进入工程的条件”。

1983年4月8日，国家计委以计科【1983】470号文《关于建设国家同步辐射实验室的复函》批准了在中国科学技术大学筹备国家同步辐射实验室，实验室正式立项。这是我国第一次将国家实验室概念引入并批准实施的国家计划，也是由国家计委批准建设的我国第一个国家级实验室。

1984年10月9日，国家计划委员会计科〔外〕[1984]2033号文《关于合肥同步辐射实验室扩初设计的批复》，同意将合肥同步辐射实验室补充列入按合理工期组织施工的国家重点建设项目。

1984年11月20日，国家同步辐射实验室破土动工。时任政治局常委、书记处书记胡启立和国家部委、省市领导200多人出席了奠基典礼。严济慈亲临合肥为工程题写奠基石铭文并为开工挖土。聂荣臻发来亲笔签名的贺信。

1985年，全国首批获得加速器物理专业博士授予权。

1989年4月26日，合肥同步辐射装置得到第一束储存束流。

1991年11月，江泽民同志视察实验室，并为实验室题写室名

1991年12月22日-23日，由国家科委组织，王淦昌任主任的鉴定委员会对合肥同步辐射加速器及光束线实验站进行技术鉴定。

1991年12月26日，国家同步辐射实验室工程顺利通过了国家计委组织的国家验收。李鹏、聂荣臻等国家领导人发来贺电。

1992年，“合肥同步辐射加速器及光束线实验站”项目获中国科学院科技进步特等奖。

1993年，实验提出建造超导Wiggler的建议，不改变运行参数的情况下，将光源的应用范围由真空紫外和软X波段扩展到1埃左右的硬X射线波段。该项目被列入中科院“八五”重大科研项目。

1994年2月，由钱临照、唐孝威两位院士发起，34位院士联合向有关部门提出《关于集中力量全面建设、充分利用合肥国家同步辐射光源的建议》，中国科学技术大学也正式向国家有关部门提出建造国家同步辐射实验室二期工程(以下简称二期工程)的申请。

1995年，“合肥同步辐射加速器及光束线实验站”项目获国家科技进步一等奖。

1995年，国家同步辐射实验室何多慧当选中国工程院院士。

1996年，国家科技领导小组批准二期工程作为“九五”的首批国家重大科学工程项目之一启动。

1996年7月，胡锦涛同志视察实验室。

1997年4月，国家计委以计科技〔1997〕557号文《国家计委关于国家同步辐射实验室二期工程国家重大科学工程项目建议书的批复》同意二期工程项目建议书。

1999年4月15日，国家发展计划委员会以计投资〔1999〕416号文《国家计委关于国家同步辐射实验室二期工程开工建设的批复》同意二期工程开工建设。

2000年，获得“核科学与技术”一级学科的博士学位授予权，设立博士后流动站。

2000年，“6万高斯超导扭摆磁铁（wiggler）及XAFS光束线、站”项目获中国科学院科技进步二等奖。

2002年，“核技术及应用”二级学科成为国家重点学科。

2003年，“核科学与技术”学科在全国一级学科评估中名列第二。

2004年12月14日，二期工程顺利通过国家发展和改革委员会委托中国科学院组织的国家验收，白春礼院士担任验收组组长。

2005年6月24日，国家同步辐射实验室齐飞研究员在燃烧实验站首次测量到了烯醇中间产物，其结果作为封面文章在《Science》上发表。

2006年11月，实验室启动合肥先进光源规划研讨。

2007年，“核科学与技术”一级学科被评为国家重点一级学科。

2008年12月，主要依托国家同步辐射实验室和中国科学院等离子体物理研究所，中国科学技术大学和中国科学院合肥物质科学研究院联合共建核科学技术学院，万元熙院士担任首届院长。

2009年12月15日，由中国科学院和中国科学技术大学共同投资的“合肥光源重大升级改造项目”立项。

2011年4月9日，习近平同志视察实验室。

2012年5月1日，合肥光源（HLS）停机， HLS-II进入建设阶段。

2014年1月，由厦门大学牵头的国家重大科研仪器设备研制专项《基于可调谐红外激光的能源化学研究大型实验装置》正式启动，该装置落地在国家同步辐射实验室，实验室并承担其主体装置——红外自由电子激光光源的研制。

2016年1月6日，合肥光源重大升级改造项目通过中国科学院条件保障与财务局组织的验收，陈森玉院士担任验收组组长。HLS-II正式投入运行。

2016年8月，合肥先进光源预研项目列入中国科学院与安徽省签订的院省合作协议。

2017年9月7日，合肥先进光源及相应先进光源集群规划列入安徽省委、省政府和中国科学院共同印发的《合肥综合性国家科学中心实施方案(2017-2020年)》

2017年12月，“核科学与技术”一级学科在全国第四轮学科评估中为A+。

2017年12月29日，中国科学院和安徽省联合部署支持的合肥先进光源预研项目正式启动。

2018年7月，HLS-II投入恒流运行模式。

2020年2月至3月，召开合肥先进光源用户需求系列研讨会。

2020年5月17日，合肥先进光源总体方案通过专家论证，詹文龙院士担任专家组组长。

2020年7月，合肥先进光源由中国科学院推荐申报国家重大科技基础设施规划。

2021年1月12日，合肥先进光源预研项目通过由中国科学院条件保障与财务局和安徽省发展和改革委员会共同组织的工艺验收。

2022年7月12日，国家发展改革委批复合肥先进光源国家重大科技基础设施项目可行性研究报告。

2023年1月11日，中国科学院批复合肥先进光源国家重大科技基础设施项目初步设计方案。

2023年6月7日，国家发展改革委批复合肥先进光源国家重大科技基础设施项目初步设计概算。

2023年9月20日，合肥先进光源国家重大科技基础设施项目启动会。