中國物理學家在反應堆中子散射研究及其相關領域的應用有比較深厚的基礎。九十年中期，隨著強流加速器技術的發展，散裂中子源成為國際中子散射科學研究的發展前沿之一。中國物理學家開始進行強流質子加速器技術的R&D，并研究包括散裂中子源在內的可能應用。
2000年7月，路甬祥訪問了英國盧瑟福實驗室的散裂中子源后，委托數理學部成立院士專家咨詢組,就我國發展散裂中子源的意義、必要性、可行性等有關問題進行咨詢，使中國散裂中子源進入了實質性的推進階段。咨詢組經過一年多的研究與討論，在四次研討會的基礎上，形成了“關于我國發展散裂中子源的咨詢意見”。這一意見得到科學院領導的充分肯定和支持，并指示科學院著手醞釀建造我國自己的散裂中子源。2002年，由中科院物理所和高能物理所承擔的散裂中子源概念研究啟動。在中國科學院專項預研經費、國家自然科學基金、國家“973”項目支持下，通過中科院高能物理研究所和物理研究所近百名科技骨干的努力，中國散裂中子源項目總體設計方案不斷優化，在國內外專家的多次論證、評審中得到一致肯定。在此基礎上，2004年4月，國家發展和改革委員會召集科技部、教育部、國防科工委、中國科學院、中國工程院、國家自然科學基金委等部門專題研究了國家急需啟動的重大科技基礎設施建設的有關工作。2004年6月，國家發展和改革委員會委托中國科學院、中國工程院的院士對擬建設的散裂中子源等國家重大科技基礎設施項目建議提出咨詢意見，并最終確定了包括散裂中子源等9項設施向國家科教領導小組匯報。
中國散裂中子源由強流質子加速器，靶站和中子散射譜儀組成，在建造竣工后三年內應達到如下總體設計指標：打靶質子束流功率100千瓦，脈沖重復頻率25赫茲，每脈沖質子數1.56×1013，質子束動能16億電子伏特，最高脈沖中子通量2.0×1016每平方厘米每秒。它的脈沖中子通量設計指標超過目前世界正在運行的所有散裂中子源，首期建成5座中子散射譜儀，可為國內外科學家提供世界一流的中子科學綜合實驗條件。
中國散裂中子源工程主要設計者之一韋杰表示，中國散裂中子源的設計充分吸取國外散裂中子源建設的經驗，大量采用先進的加速器和探測器技術，依據中國的需要及國力確定了優化設計方案，關鍵技術設計合理：100千瓦的質子加速器及相關指標，是經濟而留有升級余地的設計；25赫茲的脈沖重復頻率，兼顧了多種學科對寬段波中子的不同需求和提高譜儀樣品出口的有效中子通量；總體指標涵蓋我國凝聚態物理、化學、材料等多學科領域應用的需要，同時兼顧生命科學、工業應用等領域研究的應用需求。
來自德國、英國、美國、日本的專家在對項目設計的評議結論中寫道：“從目前中國的用戶需求、加速器、靶站和譜儀建設水平綜合考慮，現有的……設計是一個聰明的選擇!中國散裂中子源的建成，將使中國擁有世界一流的中子科學綜合實驗裝置，以確保中國在中子科學領域內的先進地位�！�
