1990年，原地质矿产部将两个研究所的同位素地质学实验室联合组成了地质矿产部同位素地质开放实验室。实验室含钐-钕法、铀-铅法、氩-氩法、钾-氩法、铷-锶法、铼-锇法、铀系不平衡法等年代学实验室，氧、硫、氢、碳、硅、硼等稳定同位素实验室和惰性气体同位素实验室。
实验室主要从事同位素同位素地质学（包含同位素地质年代学与同位素地球化学）基础理论、测试技术和在解决重大地质问题和资源、环境、生态问题方面的应用研究。
开放实验室组建以来，实行对国内外开放，吸引了国内外同位素地质学及相关科学领域的优秀人才，共同对国际上关心的重大基础地质问题，与国家经济发展有密切关系的地学问题，以及环境保护、灾害防治有关的问题，开展同位素地质学研究，取得了一系列重要成果。
对中国早前寒武纪的研究，在中国发现了最老的岩石和锆石，建立了中国早前寒武纪的年代学格架、地壳演化模式，为中国早前寒武纪研究奠定重要了基础，为国内外地学界所瞩目。
对中国主要造山带演化历史的研究，也取得重要成果。其中，对秦岭造山带的同位素地质年代学研究，为秦岭造山带形成时间、演化历史、构造机制和动力学研究提供了坚实的基础，得到了国内地学界的高度评价。
在矿床同位素地质学研究方面，也做出了重要贡献。对国内的许多特大型矿床和大型矿产堆积区的地质年代学和同位素地质学研究，阐明矿床的物质来源、形成条件和富集规律，为矿产资源的找寻和评价提供了重要的依据。
开放实验室在发展同位素地质分析技术方面的工作，十分引人瞩目。实验室在国内最先建立了毫克量级锆石铀-铅法、单颗粒锆石蒸发-沉积法、钐-钕法、六氟化硫硫同位素分析法、硅同位素分析法等方法，研制了钐-钕、硫、硅、碳、氧等多种同位素国家一级标准物质。实验方法的齐全和实验技术的精细方面均处于国内领先地位，并带动了国内的同位素技术的发展。实验室多次参与国际对比测量，实验工作在国际同位素地质学界有相当的信誉。
实验室在同位素基本理论研究方面，也做了一系列开拓性的工作。对氢同位素分馏的平衡和动力学研究、矿物间和矿物内的氧同位素分馏研究、矿物间硫同位素分馏研究、以及硅同位素动力分馏研究等方面的研究成果，受到了普遍的重视。在水-岩交换作用体系的同位素研究方面，也取得了重要的成果。
实验室在国际上首次建立了硅同位素的地球化学体系，在硅同位素地质应用方面取得突破，在国内外产生了重要的影响。
在开展以上方面的研究的同时，造就和培养了一批在国内外有一定影响的同位素地质学家和后继人才。
此外，实验室为国内外许多科研、教学和生产单位提供了大量准确可靠的分析数据，培训了许多同位素研究与实验人才。
实验室在国内外同位素地质学术交流方面的表现十分活跃，在国内一直起着主导作用。
程裕淇、涂光炽、张青莲、宋叔和与陈毓川五位院士，为实验室顾问。在实验室外籍顾问中，W. Compston 教授曾任国际地质科学联合会委员，是国际上第一台用于锆石微区年龄分析的高灵敏度离子探针质谱计(SHRIMP)的发明人之一，在同位素地质年代学方面具有很高的望。Sakai教授为国际地球化学宇宙化学学会的主席，在稳定同位素地球化学研究方面成绩卓著，很有影响。江博明教授为法籍华裔科学家，在同位素地质年代学领域十分活跃，影响很大，他长期与实验室合作。
经过十年的努力，已将同位素地质开放实验室建成为设备先进、方法齐全、人员素质优秀、科研成果显著，在国内居于领先地位，在国际上有相当影响的同位素地质学重要实验研究基地，具备了成为国家开放实验室的基本条件。
