实验室共有大型仪器设备17台，包括固体核磁共振波谱仪、MC-ICP-MS、ICP-MS、ICP-OES、FTIR、原子力显微镜、岩芯扫描XRF、激光光谱碳同位素分析仪、激光粒度仪、原子吸收光谱仪、离子色谱仪、漫反射光谱仪等。2018年配置了高效液相色谱仪（HPLC），实现了和ICP-MS的联用，这对于重金属形态分析非常必要，且本实验室目前已建立了As形态分析的HPLC-ICP-MS联用分析方法。

2019 年配置了激光拉曼光谱仪，可以对固体、液体、气体等样品进行定性和定量分析，确认其官能团、成分、内应力、压力等。可以与原位电化学、原位催化池、冷热台、培养皿、DAC 等原位池进行原位拉曼分析。配备有全新的EMCCD，能够1-1000 倍放大拉曼信号，从而可以极大的加大拉曼成像速度。同时也配有高精度XYZ 自动平台，最小步进为10nm，能够对样品进行点、线、面成像，也可以实现粗糙表面3D 成像。
除激光拉曼光谱仪以外，2019 年还配置了场发射扫描电镜，sigma 500 场发射扫描电镜采用成熟的GEMINI 光学系统设计，分辨率超过0.8nm。配备的Oxford能谱仪（150 平方）可以可靠的实现点、线、面元素扫描。随机配备Minerals矿物定量软件，可以根据能谱数据实现矿物识别和定量分析。配置的QUORUMQ150 镀膜仪可以对低导电性样品实现金属铂（Pt）膜的溅射喷镀。
这些大型仪器设备全部对外开放，为本实验室及校内外师生提供样品测试服务，2019 年度全年大型仪器测样多达17631 件。