20世纪上半叶以来，随着科学技术飞速发展，科学研究的内容不断深化、规模不断扩大，研究方式和手段不断趋向微观化、宏观化、复杂化，对其所依赖的实验条件也有了更高的要求，世界主要发达国家开始重视重大科技基础设施并加快其建设步伐。在这一过程中，不少大科学装置开始以集群的形式发挥作用，在世界范围内逐渐形成了若干以大科学装置集群为科技支撑平台的大型、综合性科学研究中心，成为发达国家创新能力和国际竞争优势的重要体现。
占地面积大、投入资金多、得到政府大力支持是大科学装置集群的共有特征，因而其在全球范围内保持着强大的科技竞争力，发挥着“科技航母”的关键作用，直接促进了大批原始创新成果、核心关键技术的产生，催生了以信息技术为代表的科技革命，巩固了所在国家的国际竞争优势。具体来说，将大科学装置集群建设有以下效益：
