為了推動遙感定量化前沿科學(xué)問題的解決，加強(qiáng)學(xué)科優(yōu)勢和部門優(yōu)勢，2003年中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所的遙感信息科學(xué)開放研究實驗室（LARSIS）與遙感基礎(chǔ)理論研究較強(qiáng)的北京師范大學(xué)遙感與地理信息系統(tǒng)研究中心聯(lián)合申請組建遙感科學(xué)國家重點實驗室。2005年，獲科技部批準(zhǔn)并對外開放運行。通過聯(lián)合建設(shè)國家重點實驗室，既充分發(fā)揮了LARSIS的專業(yè)性強(qiáng)、實驗條件完備的優(yōu)勢，又保持了北京師范大學(xué)人才資源豐富，專業(yè)齊全和學(xué)科交叉的特色，青年學(xué)生能提前參與研究，實現(xiàn)了大學(xué)和研究所強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，大幅提升了實驗室的研究能力。實驗室主管部門為中國科學(xué)院，依托單位為中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院（原遙感與數(shù)字地球研究所）和北京師范大學(xué)，其中兩依托單位的實驗室固定人員數(shù)比例為2:1。
       實驗室是我國目前唯一進(jìn)行遙感科學(xué)基礎(chǔ)研究的國家級重點實驗室，凝聚了我國遙感界的一批骨干力量，引導(dǎo)了我國遙感科學(xué)領(lǐng)域的不斷發(fā)展。2012年，為加強(qiáng)遙感與數(shù)字地球科技領(lǐng)域的綜合優(yōu)勢，中國科學(xué)院決定由原遙感應(yīng)用研究所和對地觀測與數(shù)字地球科學(xué)中心聯(lián)合組建遙感與數(shù)字地球研究所。2017年，面向促進(jìn)空天領(lǐng)域重大產(chǎn)出和支撐國家實驗室建設(shè)為目標(biāo)，中國科學(xué)院進(jìn)一步整合空天信息領(lǐng)域的電子學(xué)研究所、遙感與數(shù)字地球研究所和光電研究院等三家單位，構(gòu)建形成空天信息領(lǐng)域高起點、大格局、全鏈條的學(xué)科布局。實驗室抓住這兩次機(jī)構(gòu)改革的機(jī)遇，完成了實體化運行體制改革，實現(xiàn)了財務(wù)和人事相對獨立的運行體系，優(yōu)化和加強(qiáng)了研究隊伍，進(jìn)一步凝練了實驗室的定位和研究方向，并充分利用兩大科學(xué)裝置，進(jìn)一步提高了實驗室的科研能力。