2004年8月，以中国地震局地震预测研究所张国民研究员为组长的科研团队编写了《地震观测预报实验场建设（EPF）》项目可行性研究报告，建议在中国大陆3个典型强震活动区建立地震监测与预报实验场，分别为首都圈地震动态预测预警实验场、川滇强地震综合监测预报实验场和天山地震动力学观测实验场，建立地震数值模拟系统，建成地震预测综合处理系统，形成国际领先的地震预测理论和方法。

2005年4月，以中国地震局地质研究所张培震研究员为组长的科研团队编写了《中国地震监测预报试验场项目建议书》，提出在首都圈和川滇地区建立地震监测预报试验场，获得试验场的构造环境、深部结构和动力背景，建立地震预测动力学模型，检验和完善“以场求源”的预报理论和方法。

2007年4月，以中国地震局地球物理研究所高孟潭研究员为组长的科研团队编写《国家地震安全工程项目建议书》，建议在多震、强震危险性高，监测和研究基础好的首都圈和川滇地区建设地震预报实验场，以更快获得对预测模型的检验，缩短认识过程。

2009年7月，以中国地震局地球物理研究所吴忠良所长为组长的科研团队编写了《地震预报实验场项目建议书》，提出以南北地震带南段为实验场区，检验以往源于地震成因和地震预测预报的想法是否成立，将新的观测手段整合到地震预测预报研究中，为其他地区的地震监测预报提供经验。

2010年6月，以中国地震局地震预测研究所任金卫所长为组长的科研团队编写了《国家地震预报实验场建设项目建议书》，建议在首都圈和川滇地区建设地震预报实验场，在实验场区精细探测活动构造与结构，提升地球物理场的动态观测能力，搭建开放式的地震科技创新实验研究平台，发展大陆地震地震预测理论、模型与方法。

2012年12月，以中国地震局地震预测研究所闻学泽研究员为组长的科研团队编写了《国家地震预报实验场项目建议书》，提出建设首都圈地震预报实验场、川滇地震预报实验场以及国家地震预报实验场中心，探索与试验基于地震构造与动力学特征优化监测台网布局，构建前兆对比观测、新观测技术试验的平台，探索基于构造动力学特征解释观测异常综合识别地震前兆的途径，开展地震预报试验与实践、预报理论方法的科学评估与检验。

2017年4月，中国地震局地震预测研究所作为川滇国家地震监测预报实验场依托单位，组织系统内外20加单位60余位专家编写了《川滇国家地震监测预报实验场科学设计》，提出搭建开放的实验平台，实验新技术、检验新方法、提出新理论；开展区域孕震动力学模型和前兆机理模型等地震预测研究基础工作，推动地震预报由经验预测向物理预测迈进；探索系统内外、国内外围绕地震监测预报基础研究协同工作的运行机制，创新地震监测预报研究机制。

2018年5月12日，在汶川地震十周年国际研讨会暨第四届大陆地震会议上，王勇国务委员代表中国政府向世界宣布建设中国地震科学实验场。2018年11月15日，中国地震局党组召开第8次局务会通过了中国地震科学实验场设计方案，提出由中国地震局地震预测研究所组建实验场办公室，负责实验场建设全过程组织和日常运行管理，协调有关单位共同做好实验场任务实施。11月29日，地震预测研究所组建了由中国科技大学、香港中文大学、中国地质大学（武汉）、南方科技大学、北京大学、广东工业大学、中国科学院大学、中科院青藏高原研究所、中科院地质与地球物理研究所、中国科学院地质与地球物理研究所兰州油气资源研究中心、四川省地震局、云南省地震局、地震预测研究所、工程力学研究所、第一监测中心、防灾科技学院等16家单位19个团队组成的中国地震科学实验场预研专家组。2018年12月26日，地震科学实验场预研专家组召开了中国地震科学实验场科学设计研讨会，正式起草《中国地震科学实验场科学设计》。2019年1月29日、2月16日和3月20，分别组织召开了中国地震科学实验场科学设计第二次、第三次和第四次研讨会，并按照专家们的反馈意见修改地震科学实验场科学设计。2019年4月17日，预测所邀请南方科技大学陈晓非院士、中科院大学陈运泰院士、石耀霖院士、中国地质科学院李廷栋院士、南京大学陈颙院士、国家自然科学基金委员会侯增谦院士、中国石油勘探开发研究院邹才能院士等23位专家召开地震科学实验场科学设计论证会，形成了论证意见。