位于湖北省武汉市，依托中国科学院测量与地球物理研究所，于2011年10月经国家科技部正式批准建设，2014年通过建设验收并正式纳入国家重点实验室序列。是国家在大地测量学领域批准建设的唯一国家重点实验室，其前身是中国科学院动力大地测量学重点实验室。实验室是国内最早从事测绘科学与技术和地球动力学科研与教学核心研究单位之一，研究设备齐全、技术集成创新能力突出，曾为中国第一颗人造卫星上天、第一颗远程导弹发射提供重要的测绘保障，发起和参与完成了第一代国家57重力网和国家天文大地网及国家天文重力水准网、国家天文基本点网建设；开创了中国地球重力场理论研究，创立了独具特色大地测量误差理论，获国家自然科学奖、国家科技进步奖各两项，是国家测绘科学与技术、地球动力学与全球变化研究领域重要的理论创新单元、测地新技术研发与创新人才培养基地。实验室建有国际先进水平的大地测量国家野外观测研究站、iGMAS北斗分析中心、计算与勘探地球物理中心，以及现代大地测量与地球物理观测仪器研发平台。现任实验室主任为倪四道研究员，陈俊勇院士和杨元喜院士曾任实验室学术委员会主任。

实验室定位于基础研究和应用基础研究，面向国家重大战略需求，瞄准国际大地测量与地球动力学学科前沿，围绕“地球系统过程与资源、环境和灾害效应”等科学前沿问题，以地球系统动力过程为主线，主要针对地球系统科学圈层相互作用过程及动力学机制的重大科学问题，利用现代大地测量技术和数值模拟方法，开展地球动力学过程的数值模拟研究；同时，发展大地测量新方法和新技术，解决国家航空航天、军事测绘、资源能源勘探开发，以及地震和地质灾害监测及应急响应等方面战略需求中的重大科学问题和关键技术问题。主要研究方向包括：地球重力场理论、探测与应用；地球系统质量迁移监测与圈层相互作用的动力过程；卫星导航系统精密定位定轨理论与多源大地测量数据的融合；地壳形变与地震大地测量。设有测绘科学与技术博士后流动站，测绘科学与技术一级学科专业博士学位培养点，固体地球物理学二级学科专业博、硕士学位培养点，测绘工程全日制专业学位硕士培养点。

实验室先后主持国家重点研发项目及课题、国家重点基础研究发展规划（973计划）项目、国家高技术研究发展计划（863计划）项目、国家重大科学仪器设备开发专项、国家重大科研装备研制项目、国家自然科学基金重点项目和重大专项课题、创新群体项目、杰出青年基金项目与优秀青年基金项目、中国科学院方向性项目、中国科学院知识创新试点重点项目等各类科研项目，并共建国家重大科技基础设施和军民融合等项目；在中国大陆地壳运动及动力学机制、核幔耦合动力学过程、大地测量数据处理及数值分析方法、地球系统质量分布与迁移等方面取得了一批具有国际影响的重大研究成果。