Лаборатория была образована в 1968 г. после раздела Лаборатории ускорителей, возглавлявшейся академиком В.И.Векслером, на ряд меньших монотематических лабораторий. Первым заведующим лабораторией стал д.ф.м.н. А.А. Коломенский (лауреат Ленинской премии 1959 г.). Коллектив лаборатории, насчитывавший в то время около 60 сотрудников, сложился в процессе разработки и создания ускорителя нового типа - кольцевого фазотрона, который до середины 70-х гг. был основной установкой лаборатории. С начала 70-х годов в лаборатории начали разрабатываться теоретические основы физики сильноточных пучков, а затем было создано несколько экспериментальных установок данного типа (сильноточные электронные ускорители). За разработку и создание сильноточных ускорителей А.А.Коломенский и Б.Н.Яблоков были удостоены Государственной премии СССР (1981 г.). На этих ускорителях был выполнен целый ряд пионерских исследований с начала 70-х гг и до начала 90-х гг.

Сотрудники лаборатории внесли определяющий вклад в развитие физики сильноточных пучков:

 1) генерация и транспортировка сильноточных электронных пучков в различных средах, теория генерации и транспортировки сильноточных пучков, фокусировка пучков в диодах; 

 2) идентифицированы как отдельный физический объект частично нейтрализованные пучки электронов и исследованы методы генерации и управления ими;

 3) проведен обширный цикл пионерских теоретических и экспериментальных работ по исследованию явления магнитной изоляции в генераторах пучков и передающих линиях;

 5) исследованы различные коллективные методы ускорения ионов в сильноточных электронных пучках и в частично нейтрализованных пучках;

 6) получена генерация мощного ВЧ-излучения в релятивистском магнетроне (3 ГВт на длине волны 3 см в 1976 г.), и генерация излучения в мазере на свободных электронах в различных диапазонах длин волн (до 200 кВт в субмиллиметровом диапазоне на длине волны 0,8 мм в 1986 г.);

 7) была впервые обоснована возможность и экспериментально получены пучки отрицательных ионов водорода с токами килоамперного диапазона. 

С конца 80-х - начала 90-х гг. лаборатория начала заниматься проблемами, связанными с созданием лазеров на свободных электронов, базируясь на накопленном опыте работ по генерации мощного ВЧ-излучения. Были проведены исследования различных типов фотокатодов, облучаемых лазерным излучением, для получения и управления электронными пучками, разработаны различные типы ондуляторов, в т.ч. сверхпроводящих, с уникальными параметрами, разработана и создана электронная пушка для получения прецизионного тонкостенного электронного пучка для черенковского лазера на свободных электронах. Была предложена концепция специализированного драйвера для лазера на свободных электронах на основе независимо фазируемых низкочастотных, по сравнению с обычно используемыми структурами, ВЧ-резонаторах, и начато создание инжекторной части ускорителя. По этой схеме позже началось сооружение лазеров на свободных электронах инфракрасного диапазона в Новосибирске и в Италии.

Вторым направлением стали исследования по физике быстрых Z- и X-пинчей. Х-пинч был предложен в Лаборатории в 1982 г., когда в ходе обсуждений экспериментов по взрывающимся проволочкам и различных путей улучшения согласования генератора с нагрузкой была предложена нецилиндрическая конфигурация нагрузки. Простейшая геометрически и легко реализуемая на практике конфигурация нагрузки представляет собой две проволочки, перекрещенные в виде буквы Х внутри диода - оконечного устройства мощного наносекундного генератора тока. Первые же эксперименты на таком устройстве позволили достичь экстремальных параметров плазмы, и название Х-пинч стало общепринятым в мире.

Теоретические исследования, проведенные в Лаборатории, нашли свое отражение в многочисленных публикациях в журналах, конференциях, а также в нескольких монографиях; А.А.Коломенский и А.Н.Лебедев "Теория циклических ускорителей", 1962; А.А.Коломенский "Физические основы методов ускорения заряженных частиц", 1980; А.Н.Лебедев и А.В.Шальнов "Основы физики и техники ускорителей" в 3-х томах, 1982 г. и переработанное издание под тем же названием в 1-м томе, 1992 г.; V.A.Buts, A.N.Lebedev, V.I.Kurilko “The Theory of Coherent Radiation by Intense Electron Beams”. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2006; В.А.Буц, А.Н.Лебедев “Когерентное излучение интенсивных электронных пучков. Москва, ФИАН, 2006”, а также в многочисленных учебных пособиях МГУ и МИФИ. За развитие физики пучков заряженных А.Н.Лебедеву была присуждена в 1997 г. премия РАН им. В.И.Векслера.

С 2000 г. основные направления деятельности лаборатории сместились от экспериментальных исследований по генерации мощного излучения к использованию сильноточных ускорителей для экспериментальных исследований экстремальных состояний плазмы (X-пинчи), исследованию физических процессов по генерации сильноточных низкоэнергичных пучков электронов, разработкам элементов фотоинжекторов различного назначения (лазеры на свободных электронах, фотохронографы с высоким временным разрешением) и теоретическим исследованиями по физике интенсивных пучков и генерации излучения. На конкурсе научных работ ФИАНа 2004 г. работы по Х-пинчам заняли 1-е место.

Сотрудниками Лаборатории публикуется около 40 работ за год в журналах и в качестве докладов на различных конференциях.