王贻芳表示，在科研体系的建设中，研究单位的大与小各有优势。小型研究所职责任务明确，管理层级简单，人员互相熟悉，管理效率较高。大型研究所(国家实验室)专业人员多，涉及领域广，具有独自完成较大任务目标和重大科研任务的能力。
“好的科研体系应该根据专业特点、任务目标和需求等设计相应规模和组织形式的研究所(实验室)，以最小的管理成本和最有效的管理形式，建立科学、完备的研究谱系，满足国家需求和人民需要。”王贻芳说。
谈及如何建立国家实验室，王贻芳建议，可以着手建立两类实验室，一类是以大科学装置为平台，以国家重大任务为牵引，建设多学科交叉的大型基础科学和应用技术研究基地。其任务一方面要面向世界科技前沿，取得重大基础科学成果;另一方面要利用基础研究中发展出来的技术，为多学科基础研究和应用研究提供国际领先的技术支撑平台，同时开展相关的应用研究，积极推动技术转移转化。
另一类是面向应用和产业需求建立国家实验室，在生物医药、信息网络、人工智能、能源交通、材料化工等领域，按照国家需求，布局研究方向，制定研究规划和短中长期研究目标，联合产学研企的力量，开展应用研究，以应用基础研究。这类国家实验室可以向行业提供技术，改变以往只是通过提供产品参与市场竞争的单一方式，支撑产业发展。
王贻芳认为，国家实验室的组建应该极为慎重，谋定而后动，要以国际先进现代研究所、国内外成功的国家实验室为榜样，参考其对使命、定位、目标、任务、管理体系等的要求，建立和完善经费、人事、考核、任务分配、国际合作等管理制度。他提醒，国家实验室的组建要与现有的科研机构做好衔接，避免无序竞争，不能任意以高薪挖人，谨防对现有的科研机构平稳运行及国家任务实施完成造成冲击，使追求卓越成为风尚。
