中關村國家自主創新示範區起源於二十世紀八十年代初的“中關村電子壹條街”；1988年5月，國務院批準成立北京新技術產業開發試驗區（中關村科技園區前身），由此中關村成為中國第壹個高科技園區和中國經濟、科技、教育體制改革的試驗區；1999年6月，國務院要求加快建設中關村科技園區；2005年8月，國務院做出關於支持做強中關村科技園區的決策，並於2006年批準了中關村科技園區新的規劃範圍，逐步成為“壹區十園”跨行政區域的高端產業功能區，並輻射全國。
中關村國家自主創新示範區的發展目標是培養和聚集壹批優秀創新人才特別是產業領軍人才、研發和轉化壹批國際領先的科技成果、做強做大壹批具有全球影響力的創新型企業、培育壹批國際知名品牌。
中關村擁有以聯想、方正為代表的高新技術企業近2萬家，以北京大學、清華大學為代表的高等院校39所，以中國科學院和國家部委在京院所、民營研究院所140多家；擁有在校大學生40余萬人，每年畢業生超過10萬。擁有高素質創新創業人才超過百萬，留學歸國創業人員數量占全國的近四分之壹；擁有國家級重點實驗室57個，國家工程研究中心26個，國家工程技術研究中心29個；大學科技園17家，留學人員創業園29家，企業自發設立、自主管理、職業化運作的新型協會組織超過30家。
中關村每年發生的創業投資案例和投資金額均占全國的三分之壹左右；每年上市企業數量在10家以上；湧現出壹大批具有自主知識產權的輻射全國的重大科技創新成果，中關村企業獲得國家科技進步壹等獎13項，承接的“863項目”占全國的四分之壹，“973項目”占全國的三分之壹；創制了TD-SCDMA、閃聯、個域網無線通信等20項重要國際標準，150多項國家標準；中關村技術交易額達到全國的四分之壹以上，其中60%以上輸出到北京以外地區。
中關村國家自主創新示範區重點發展新能源、節能環保、電動汽車、新材料、新醫藥、生物育種、信息產業等戰略性新興產業。
2009年，中關村企業總收入超過12000億元，同比增長超過20%；軟件與信息服務業持續引領國內產業發展，約占全國總量的七分之壹；計算機市場占有率、手機產量穩居國內第壹；集成電路設計收入占全國的四分之壹。截止目前，上市公司總數達到145家，其中境內86家，境外59家，初步形成了創業板中的“中關村板塊”。
中關村國家自主創新示範區不斷解放思想、改革創新，在機制體制方面開展了壹系列先行先試工作：
––股權激勵：在高等院校、科研院所、院所轉制企業以及國有高新技術企業開展股權和分紅權激勵改革，調動科技人員創新和成果轉化的積極性。
––科技金融：支持天使投資、創業投資、股權投資聚集發展，發揮創業投資基金的作用，逐步完善覆蓋技術創新全過程的金融服務體系；開展中關村非上市股份公司進入證券公司代辦股份轉讓系統進行報價轉讓的試點；實施擔保貸款、信用貸款、知識產權質押貸款扶持政策。
––科技經費管理：開展重大科技專項經費列支間接費用改革試點。
––新型產業組織參與國家重大科技項目：支持中關村的產業技術創新戰略聯盟等新型產業組織和民營科技企業參與國家科技重大專項、科技基礎設施建設以及有關科技計劃項目。
––政府采購：開展政府采購自主創新產品試點，在中關村通過首購、訂購、實施首臺（套）重大技術裝備試驗和示範項目等措施，推廣應用自主創新產品，支持企業自主創新。
––高端人才：實施“中關村高端領軍人才聚集工程”，吸引和聚集海外高層次人才。創新體制機制，建設世界壹流水平的新型研究機構。
––知識產權：建設中關村國家知識產權制度示範園區，建設中關村國家高新技術產業標準化示範區，實施“專利引擎”計劃。
––企業信用：開展科技型企業信用體系建設試點。
––產學研用結合：實施中關村開放實驗室工程，發展產業技術創新戰略聯盟，深化行政審批制度改革。
––政府服務：實現便捷、高效的政府“壹站式”辦公、“壹網式”審批和“全程辦事代理制”。
––工商管理：在企業登記、商標戰略、信用體系建設、市場管理等方面開展改革試點。
––社會組織管理：開展社會組織改革創新試點，發展以企業為主體，市場化、職業化的協會組織。
中關村國家自主創新示範區的空間布局包括：海澱園、豐臺園、昌平園、電子城、亦莊園、德勝園、雍和園、石景山園、通州園、大興生物醫藥基地。海澱園是中關村國家自主創新示範區核心區。