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；
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、轨道交通等六大优势产业集群，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40多所，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112个，国家工程研究中心38个，国家工程技术研究中心（含分中心）57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1.8万人,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，中关村共有中央"千人计划"人才874人，占全市近八成。"北京海外人才聚集工程"的368名人才，占全市七成以上。"高聚工程"共有158名高端人才及其团队入选。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；截止2014年，上市公司总数达到254家，其中境内156家，境外98家，中关村上市公司总市值达到30804亿元。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。
2013年中关村示范区实现总收入超过3.05万亿元，同比增长20%以上；高新技术企业增加值超过4100亿元，占北京市GDP比重超过20%；企业实缴税费1506.6亿元；企业利润总额2265亿元，同比增长26.6%；实现出口336亿美元，同比增长28.5%，约占全市出口总额四成；企业科技活动经费支出1165亿元，同比增长27%。
中关村目前"一区多园"的空间格局包括海淀园、昌平园、顺义园、大兴-亦庄园、房山园、通州园、东城园、西城园、朝阳园、丰台园、石景山园、门头沟园、平谷园、怀柔园、密云园、延庆园，以下简称园区等十六个园区。"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。