中国物理学家在反应堆中子散射研究及其相关领域的应用有比较深厚的基础。九十年中期，随着强流加速器技术的发展，散裂中子源成为国际中子散射科学研究的发展前沿之一。中国物理学家开始进行强流质子加速器技术的R&D，并研究包括散裂中子源在内的可能应用。
2000年7月，路甬祥访问了英国卢瑟福实验室的散裂中子源后，委托数理学部成立院士专家咨询组,就我国发展散裂中子源的意义、必要性、可行性等有关问题进行咨询，使中国散裂中子源进入了实质性的推进阶段。咨询组经过一年多的研究与讨论，在四次研讨会的基础上，形成了“关于我国发展散裂中子源的咨询意见”。这一意见得到科学院领导的充分肯定和支持，并指示科学院着手酝酿建造我国自己的散裂中子源。2002年，由中科院物理所和高能物理所承担的散裂中子源概念研究启动。在中国科学院专项预研经费、国家自然科学基金、国家“973”项目支持下，通过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，中国散裂中子源项目总体设计方案不断优化，在国内外专家的多次论证、评审中得到一致肯定。在此基础上，2004年4月，国家发展和改革委员会召集科技部、教育部、国防科工委、中国科学院、中国工程院、国家自然科学基金委等部门专题研究了国家急需启动的重大科技基础设施建设的有关工作。2004年6月，国家发展和改革委员会委托中国科学院、中国工程院的院士对拟建设的散裂中子源等国家重大科技基础设施项目建议提出咨询意见，并最终确定了包括散裂中子源等9项设施向国家科教领导小组汇报。
中国散裂中子源由强流质子加速器，靶站和中子散射谱仪组成，在建造竣工后三年内应达到如下总体设计指标：打靶质子束流功率100千瓦，脉冲重复频率25赫兹，每脉冲质子数1.56×1013，质子束动能16亿电子伏特，最高脉冲中子通量2.0×1016每平方厘米每秒。它的脉冲中子通量设计指标超过目前世界正在运行的所有散裂中子源，首期建成5座中子散射谱仪，可为国内外科学家提供世界一流的中子科学综合实验条件。
中国散裂中子源工程主要设计者之一韦杰表示，中国散裂中子源的设计充分吸取国外散裂中子源建设的经验，大量采用先进的加速器和探测器技术，依据中国的需要及国力确定了优化设计方案，关键技术设计合理：100千瓦的质子加速器及相关指标，是经济而留有升级余地的设计；25赫兹的脉冲重复频率，兼顾了多种学科对宽段波中子的不同需求和提高谱仪样品出口的有效中子通量；总体指标涵盖我国凝聚态物理、化学、材料等多学科领域应用的需要，同时兼顾生命科学、工业应用等领域研究的应用需求。
来自德国、英国、美国、日本的专家在对项目设计的评议结论中写道：“从目前中国的用户需求、加速器、靶站和谱仪建设水平综合考虑，现有的……设计是一个聪明的选择!中国散裂中子源的建成，将使中国拥有世界一流的中子科学综合实验装置，以确保中国在中子科学领域内的先进地位。”
