上海软X射线自由电子激光装置（SXFEL）分两个阶段实施：X射线自由电子激光试验装置（X-ray Free-Electron Laser Test Facility，简称SXFEL-TF）和上海软X射线自由电子激光用户装置（Shanghai Soft X-ray Free-Electron Laser User Facility，简称SXFEL-UF）。

X射线自由电子激光试验装置是由中国科学院和教育部共同向国家申请建造的国家重大科技基础设施。项目建设内容包括一台能量为840MeV的电子直线加速器，一台两级级联的EEHG-HGHG外种子自由电子激光放大器，公用设施以及主体建筑和辅助建筑，目标是产生中心波长为8.8nm的全相干软X射线自由电子激光脉冲。=1千万亿瓦）激光放大输出。2018年1月版的《科学》杂志，将该成果列举为国际上自1960年第一台激光器发明以来，在激光脉冲功率提升方面取得的第五大里程碑。2019年底，羲和激光装置突破性实现12.9拍瓦激光输出，再次刷新世界纪录。

X射线自由电子激光试验装置项目经过5年半的紧张建设和精细调试，高质量地建成了我国首台X射线波段自由电子激光试验装置；并成功地研制了射频超导加速单元。

上海软X射线自由电子激光用户装置的建设内容是在软X射线自由电子激光试验装置的基础上，将直线加速器能量提升到1.5GeV，自由电子激光的波长达到3nm，在水窗波段性能国际领先，建设相干X射线光束线和光学诊断设备、用户实验大厅、辅助实验室及配套公用设施。

活细胞结构与功能成像等线站工程项目建设以活细胞成像为主要创新点，涵盖生物、物理、化学多学科领域，整合目前在生物学研究方面应用最为成功的荧光超分辨光学显微成像及最前沿的X射线自由电子激光显微成像两大技术，建设用户波荡器、活细胞成像光学束线，生物成像、超快物理、超快化学、分子动态等多个实验站及其辅助系统。建成后将与“上海软X射线自由电子激光用户装置”一起，作为全面开放的综合性大型科研用户公共平台，吸引国内外顶尖科学团队在此开展从基础科学到高新技术的高水平研究工作，构筑上海张江光子科学领域的核心竞争力与影响力。