原子分子物理研究室是“波谱与原子分子物理国家重点实验室”的两个核心研究室之一。早期工作是60年代在老一辈物理学家王天眷先生的指导下开展的原子频率标准的研究，同时开展了粒子物理理论研究和稍后的激光光谱的研究，1978年在张承修先生主持下组建原子分子物理研究室。主要研究方向是：冷原子物理与应用，原子分子中的超快过程，原子频标和精密谱和原子与光量子信息。
　  长期以来，该研究室在我国原子分子物理学实验研究中都发挥着重要的作用。群体队成员曾自主研制出当时世界最好性能的铷激射器频标，荣获国家科技进步一等奖。近年来，本研究室通过中国科学院“百人计划”相继引进和培养了一批青年博士，并逐渐形成了开展冷原子物理及应用为核心的研究集体。目前，研究室承担了多项国家重大基础研究（973）、国家基金委重大和重点以及中科院重大方向性项目。主要设备有：各种连续（钛宝石、半导体）和脉冲（纳秒、皮秒和飞秒）激光器，各种光谱和频谱分析和控制仪器等。
　  自行设计和建成的实验装置：冷原子囚禁装置（磁光阱、玻色爱因斯坦凝聚），离子阱（单离子和多离子），原子强外场装置，原子的电子能谱分析装置，分子离子速度影象装置和电子的速度影象装置等。