林木遗传育种全国重点实验室由中国林业科学研究院、东北林业大学、南京林业大学和北京林业大学联合共建，是我国林业行业的第一个全国重点实验室。实验室于2022年在林木遗传育种国家重点实验室的基础上，经科学技术部批准建立。

实验室面向现代林业发展的国家战略需求，开展应用基础研究，针对我国主要造林树种和经济林树种，解析重要育种目标性状形成的生物学基础，培育速生、丰产、高抗的突破性新品种。实验室是我国林木遗传育种的重要研究基地和人才培养高地，其目标是建成本领域具有重要国际影响力的全国重点实验室。

重点实验室由44个研究组组成，现有固定科研人员289人，其中具有正高级职称128人、副高级职称101人，形成了一支由中国工程院院士（2人）、国家杰青（2人）、国家优青（10人）、长江特聘教授（2人）、国家万人计划（5人）、国家百千万人才（5人）和科技部重点领域创新团队（2个）等高层次人才领军的科研队伍。现任学术委员会主任为万建民院士，实验室主任为曾庆银研究员。

实验室曾主持和正在主持国家重点研发计划、国家自然科学基金委重点项目、国家科技支撑计划、科技基础性工作专项和林业公益性科研专项等一系列重大科研项目，在林木遗传育种领域取得了一批具有国际先进水平的研究成果。实验室成立以来主持获得国家科学技术进步二等奖3项，在Plant Cell、PNAS、Nature Plants等杂志上发表SCI论文1200余篇。

实验室拥有科研用房11690平米、科研温室20460平米、实验林场2600公顷，建成了基因组学、蛋白质组学、代谢组学、生物信息学、显微成像和育种基地等6个专业技术平台。