該實驗室位于戈壁沙漠，將用于測試該地區是否適合長期儲存高放射性廢物。它最終將包括一個螺旋坡道、三個垂直豎井和水平處置廊道。兩個核技術試驗平臺將分別建于地下280米和560米處。

中國核工業集團公司(中核集團)指出，北山實驗室是中國“十三五”規劃重點項目之一，也是一項重大的核環境保護科研項目。“作為中國閉環核燃料技術創新體系的重要組成部分，北山實驗室建成后，將有效填補中國高放射性廢物處置技術地下現場研發平臺和裝備方面的空白，為克服全球高放射性廢物地質處置難題提供實驗平臺和基礎。”

2019年，該項目獲得中國原子能機構批準，中核集團北京核工業地質研究所被指定為項目牽頭單位。

2021年6月，北山核電站舉行了奠基儀式。2022年11月18日，一臺名為“北山1號”的超硬巖隧道掘進機開始鉆探實驗室的地下坡道。北山1號由北京核地質研究所、中國鐵建重工集團、中國核電第四研究設計工程有限公司、中國鐵路第十八局集團等國內外單位聯合研制。

2023 年 4 月，北山實驗室的隧道掘進深度達到 280 米，這是計劃建設的兩個技術試驗平臺中的第一個的深度。

中國核工業集團有限公司(CNNC)表示：“自2023年1月1日正式開挖以來，北山一號隧道已連續作業1000多個晝夜，順利完成全部7個255米小半徑轉彎段和8個直線段的建設，累計掘進近7000米。日最高掘進量達21.6米，月最高掘進量達342米。施工過程中，圍巖開挖損傷控制達到了厘米級。”

該實驗室的地面設施占地247公頃，總建筑面積為2.39公頃。地下綜合體的總建筑體積為514,200立方米，隧道總長13.4公里。

該實驗室預計耗資超過27.2億元人民幣(3.8億美元)，建設周期為七年。其設計運行年限為50年。如果研究成果成功且選址適宜，到2050年，將在實驗室附近建造一座高放射性廢物地下處置庫。

中國有三個地點進行低中放射性廢物的工業規模處置：甘肅省西北部玉門附近;廣東省大亞灣核電站附近的北龍處置庫;以及四川省飛峰山。