實驗室利用各種自動檢測設備和電腦等手段實現測量、實驗和資料處理的自動化，藉以減輕實驗人員的手工操作，提高科研工作效率。實驗室自動化的初級階段主要是實驗資料的自動測量。現代實驗室自動化已涉及研究計畫的制定、研究調查、實驗設備的設計和試製、實驗樣品的準備、實驗資料的搜集整理、研究成果的發表與普及、資料庫的建造等各項研究分析活動。因此，實驗室自動化已有狹義和廣義兩種含義。狹義的實驗室自動化是指通過實驗獲取資料、資料處理和獲得實驗結果這一過程的自動化；廣義的理解解則包括科學實驗、仿真、圖像處理、計算機輔助設計、自動測量、自動檢查、實驗設備的控制、文獻專利情報的管理、各種數據庫、自動翻譯、專傢系統等。實驗室自動化系統是充分運用實驗室技術資源、信息資源和人的智力資源的科學研究支持系統。
實驗室自動化系統主要包括實驗設備、計算機和科技人員三個要素，分別完成實驗對象的測量與控制、數據的搜集和判斷、對實驗進行解釋和判斷等任務（見圖）。一般的實驗室自動化系統由專用電子計算機、接口和測量用局部網絡等硬件以及相應的軟件組成。高級的實驗室自動化系統采用專傢系統，具有某些推理功能，成為人的智能創造活動的助手。
實驗室自動化主要用於小型實驗設備的測量自動化、大規模實驗室設施的自動化、工業質量管理的分析與試驗以及生物醫學等領域。80年代以來，實驗室自動化又與辦公自動化、計算機輔助設計、計算機輔助制造等結合起來，成為工廠自動化的組成部分。