合成生物学海河实验室由天津市人民政府于2021年11月17日批准设立，注册为事业单位，实行政府所有、实体化建设、独立法人运作、不定行政级别、不设工资总额限制、实行社会化用人和市场化薪酬制度，由中科院天津工业生物技术研究所负责运营管理。实验室位于天津市空港经济区西十五道21号，将集聚包括天津大学、南开大学、中科院天津工业生物技术研究所、天津科技大学、天津华大基因、凯莱英医药集团、华熙生物、天津瑞普生物、天津天药药业等天津市优势力量，共同推动和支撑实验室的建设与发展。
实验室将围绕“健康中国”、“美丽中国”、“碳中和、碳达峰”等国家战略实施，突破认识生命、改造生命、合成生命到设计生命的重大基础前沿问题；发展合成生物定量解析、精准调控、合成再造、智能设计等技术体系，构建药物精准合成、低碳生物制造、未来食品智造、生物合成存储等关键核心技术，并实现产业化应用，打造合成生物技术和产业发展的自主创新重要源头和原始创新主要策源地，成为国家战略科技力量，为天津市建成全国先进制造研发基地，支撑创新型国家建设作出重要贡献。
实验室按照国家实验室建设的高标准，建立资本化研发、平台化管理、企业化运营的创新体制机制。按照“先定事、后定人”的原则，根据重大攻关、企业需求、颠覆性创新等项目需求，通过“点名制”、“挑战赛”、“诺奖计划”等方式，采用全职引进、兼职双聘、委托研发等形式，从全国乃至全球聚集优秀的科学家在海河实验室从事科研创新，确保海河实验室实现重大理论创新、重大科研突破、重要平台搭建、重要成果转化。
