De fleste laboratoriene ved NTNU benyttes både til forskning og undervisning. Noen av laboratoriene driftes formelt sett av Sintef, men samarbeider nært med relevante fagmiljøer ved NTNU. Listen nedenfor viser et utvalg av laboratorier ved NTNU.
Opprettelsen av NTNU Nanolab er NTNUs svar på de utfordringer og muligheter som nanoteknologien gir. Lab'en blir NTNUs største. Første del av NTNU Nanolab åpner i januar 2007, mens resten skal stå ferdig i 2008. Laboratoriet koster 225 millioner kroner.
Ny nasjonal supercomputer
30. november 2006 ble en ny supercomputer åpnet ved NTNU. Njord kalles den nye maskinen og er raskere, og har større kapasitet, enn alle andre tungregneanlegg i Norge. NTNU skal sammen med Meterologisk institutt bruke Njord, men også andre forskere kan få tilgang til utstyret.