深空探测实验室是教育部深空探测联合中心“火星探测预研分中心”、“行星地质与空间环境分中心”的承担部门。实验室集南京大学空间科学领域相关院校的研究力量，尤其借助南京大学空间科学与技术研究学院的研究平台，包括正在建设的卫星数据处理应用系统、对地观测技术工程中心、小卫星模拟仿真设计中心等。南京大学高性能计算中心拥有计算能力处高校前列的计算机群系统。地球科学与工程学院国家重点实验室拥有多台高精端的地质样品分析测试实验设备，如电子显微镜、X-光衍射仪、高光谱分辨仪等，地理与海洋科学学院和地球系统科学研究所拥有高性能的从紫外到红外的室内/野外光谱仪，并正引进航空/地面两用的成像光谱仪。此外，南京大学与中国电子科技集团公司第十四研究所有长期合作协议。