中关村国家自主创新示范区起源于二十世纪八十年代初的“中关村电子一条街”。党中央、国务院高度重视中关村的发展建设，国务院先后6次做出重要决定。1988年5月，国务院批准成立北京新技术产业开发试验区（中关村科技园区前身），由此中关村成为中国第一个高科技园区；1999年6月，国务院要求加快建设中关村科技园区；2005年8月，国务院做出关于支持做强中关村科技园区的决策；2009年3月13日，国务院批复建设中关村国家自主创新示范区，要求把中关村建设成为具有全球影响力的科技创新中心，这也是我国第一个国家自主创新示范区；2011年1月26日，国务院批复同意《中关村国家自主创新示范区发展规划纲要（2011-2020年）》；2012年10月13日，国务院批复同意调整中关村国家自主创新示范区空间规模和布局，成为中关村发展新的重大里程碑。
中关村经过20多年的发展建设，已经聚集以联想、百度为代表的高新技术企业近2万家，形成了以下一代互联网、移动互联网和新一代移动通信、卫星应用、生物和健康、节能环保以及轨道交通等六大优势产业集群以及集成电路、新材料、高端装备与通用航空、新能源和新能源汽车等四大潜力产业集群为代表的高新技术产业集群和高端发展的现代服务业，构建了“一区多园”各具特色的发展格局，成为首都跨行政区的高端产业功能区。
中关村是我国科教智力和人才资源最为密集的区域，拥有以北京大学、清华大学为代表的高等院校近41所，以中国科学院、中国工程院所属院所为代表的国家（市）科研院所206所；拥有国家级重点实验室67个，国家工程研究中心27个，国家工程技术研究中心28个；大学科技园26家，留学人员创业园34家。中关村是中央人才工作协调小组首批授予的“海外高层次人才创新创业基地”，留学归国创业人才超过1.5万人,累计创办企业超过6000家，是国内留学归国人员创办企业数量最多的地区。目前，北京市共有中央“千人计划”人才770人，其中80%在中关村地区。“北京海外人才聚集工程”的368名人才，80%聚集在中关村地区。成长出以联想的柳传志、百度的李彦宏、博奥生物的程京、中星微电子的邓中翰、科兴生物的尹卫东、碧水源的文剑平、神雾热能的吴道洪、创新工场的李开复等为代表的一批国内外有影响的新老企业家。2011年3月，中组部、国家发改委等15个中央部门和北京市联合印发了《关于中关村国家自主创新示范区建设人才特区的若干意见》，中关村加快建设人才特区。
中关村每年发生的创业投资案例和投资金额均占全国的三分之一左右；截至目前，上市公司总数达到224家，其中境内145家，境外79家，62家企业在境内创业板上市，初步形成了创业板中的“中关村板块”。2012年8月，国务院发改委等九部委和北京市联合发布了《关于中关村国家自主创新示范区建设国家科技金融创新中心的意见》中关村将进一步建立并完善政府资金与社会资金、产业资本与金融资本、直接融资与间接融资有机结合的科技金融创新体系，加快国家科技金融创新中心建设。
中关村围绕国家战略需求和北京市社会经济发展需要，取得了大量的关键技术突破和创新成果，涌现出汉卡、汉字激光照排、超级计算机、非典和人用禽流感疫苗等一大批重大科技创新成果，为航天、三峡工程和青藏铁路等国家重大建设项目实施提供了强有力的支撑；中关村企业获得国家科技进步一等奖超过50项，承接的“863项目”占全国的四分之一，“973项目”占全国的三分之一；创制了TD-SCDMA、McWill、闪联等86项重要国际标准，798项国家、地方和行业标准；中关村技术交易额达到全国的三分之一以上，其中80%以上输出到北京以外地区。
2012年中关村示范区实现总收入2.5万亿元，同比增长25%以上；高新技术企业增加值超过3600亿元，占北京市GDP比重达到20%，比上年提高了一个百分点；企业实缴税费达到1500亿元，同比增长超过60%；企业从业人员达到156万人，比上年增加18万人；企业利润总额1730亿元，同比增长13%；实现出口230亿美元，约占全市出口总额近四成；企业科技活动经费支出超过900亿元，同比增长25%。
中关村目前“一区多园”的空间格局包括东城园、西城园、朝阳园、海淀园、丰台园、石景山园、门头沟园、房山园、通州园、顺义园、大兴-亦庄园、昌平园、平谷园、怀柔园、密云园、延庆园等十六个园区。“十二五”期间，中关村将继续完善“一区多园”各具特色的发展格局，重点建设“两城两带”，即中关村科学城、未来科技城和由海淀北部、昌平南部和顺义部分地区构成的北部研发服务和高技术产业带，以及由北京经济技术开发区、大兴和通州、房山的部分地区构成的南部高技术制造业和战略性新兴产业带，促进高端产业集群发展。
面向未来，中关村示范区将秉承面向世界、辐射全国、创新示范、引领未来的宗旨，坚持“深化改革先行区、开放创新引领区、高端要素聚合区、创新创业集聚地、战略产业策源地”的战略定位，服务于首都世界城市的建设，力争到2020年建成具有全球影响力的科技创新中心。