Laboratorium Nasional Brookhaven (bahasa Inggris: Brookhaven National Laboratory), adalah sebuah Laboratorium Nasional Departemen Energi Amerika Serikat yang terletak di Upton, New York di Long Island, dan dibentuk pada 1947 di tempat Camp Upton, sebuah bekas pangkalan Angkatan Darat Amerika Serikat. Brookhaven dioperasikan untuk Departemen Energi Amerika Serikat oleh Brookhaven Science Associates. Lab ini mempekerjakan 3.000 ilmuwan, teknisi, dan personel pendukung, dan 4.000 penyelidik tamu setiap tahunnya. Penemuan dalam lab ini telah memenangkan enam Hadiah Nobel.
Fasilitas di Brookhaven Lab termasuk Penumbuk Ion Berat Relativisitas, dirancang untuk riset plasma quark-gluon, dua sinkrotron dan dua siklotron digunakan untuk memproduksi bahan radioaktif untuk aplikasi medis. Bidang riset termasuk nuklir dan fisika energi tinggi, biologi struktural, dan nonproliferasi nuklir.
Kebocoran tritium ke air tanah yang tak disengaja dan tidak dipublikasikan pada 1990-an menyebabkan kemarahan penduduk yang tinggal di sekitar lab, dan menyebabkan pergantian manajemen.
Lab ini menemukan quark pesona pada tahun 1974.