Geotehnični laboratorij je znanstveni objekt, namenjen testiranju in preučevanju zemeljskih elementov, zlasti tal in kamnin. Ta vrsta laboratorija je najpogosteje povezana z gradbenimi dejavnostmi. Urbanistično načrtovanje, gradnja cest in nadzor erozije so običajno odvisni od analize naravnih spojin, ki se pogosto zgodi le v geotehničnem laboratoriju. Vladne agencije in vojske pogosto sponzorirajo te laboratorije, tako da jih zaposlujejo na kraju samem ali sklenejo pogodbe z zunanjimi zasebnimi panogami. Nekatere univerze gostijo tudi laboratorije, običajno v povezavi s programi geotehničnega usposabljanja.
Običajno sta dva glavna dela katerega koli geotehničnega laboratorija: območje za sprejem in shranjevanje ter območje za testiranje. Laboratorijsko testiranje je lahko tako preprosto kot znanstvenik, ki izvaja osnovno sestavljeno analizo, ali tako zapleteno, kot je razčlenitev, vezava ali rekreacija materiala. Testni del laboratorija običajno izgleda kot vsak znanstveni laboratorij. Stroji, kot so atomizerji in centrifugalni spinerji, so pogosto postavljeni ob stene, medtem ko klopi s čašami, gorilniki in pladnji za izolacijo vzorcev zasedajo osrednji prostor.
Nekateri laboratoriji so večnamenski, kar pomeni, da lahko sprejmejo različne vzorce in naloge testiranja. Druge so veliko bolj niansirane, pogosto osredotočene le na eno specifično vrsto raziskav. Obseg geotehničnega laboratorija običajno narekuje njegova nastavitev, pa tudi strokovno znanje znanstvenikov, ki tam delajo.
Številne vlade imajo oddelke za geotehnične storitve, ki pomagajo urbanistom svetovati o izvedljivosti razvoja ali gradnje na določenih območjih. Znanstveniki, ki se ukvarjajo s temi nalogami, so pogosto zelo specializirani. Običajno bodo opravili testiranje tal in vzorčenje vzorcev s predlaganih lokacij, analizirali pa bodo tudi vzdržljivost in pričakovano življenjsko dobo novih dodatkov, kot so pločniki ali betonski temelji stavb.
Laboratorijski tehniki si lahko prizadevajo tudi za inovacije novih, močnejših kompozitov. Oblikovanje pločnika, ki je odporen na razpoke pri zmrzovanju, je lahko naloga enega geotehnika, medtem ko je iskanje rešitev za betonske temelje, ki pogrezajo v prenasičeni zemlji, lahko podvig drugega. Raziskave in testiranja za te in druge projekte potekajo v geotehničnem laboratoriju.
Vojaški geotehnični laboratoriji pogosto služijo podobnim raziskovalnim namenom. Strokovnjaki na visoki ravni v oboroženih službah običajno uporabljajo geotehnični laboratorij za razumevanje težkih terenov. Osebje na terenu bo poslalo vzorce nazaj v laboratorij, kjer jih bodo znanstveniki testirali, razčlenili in analizirali njihove osnovne komponente.
Številna geotehnična podjetja ponujajo tudi laboratorije za bolj industrijsko uporabo, zlasti v sektorju vrtanja in rudarstva. Podjetja, ki izvajajo oljno vrtanje, vrtanje vode ali obsežna izkopavanja, se na splošno zanašajo na zmogljivosti internega geotehničnega laboratorija za hitro testiranje, identifikacijo in shranjevanje vzorcev. Inženirji na terenu pogosto začnejo svoje delo z vrtanjem majhnega jedra na predlaganem mestu. Ko bodo znanstveniki v laboratoriju ocenili sestavo vzorca, bodo inženirji imeli boljšo predstavo o tem, ali želijo vlagati v dejansko izvedbo raziskovanja in vrtanja ali pa bi lahko boljše rezultate našli drugje. Ohranjanje knjižnice preteklih vzorcev pomaga inženirjem tudi vedeti, kaj lahko pričakujejo na podobnem terenu.