การสร้างกำลังคนทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีรุ่นใหม่ที่มีคุณภาพ จำเป็นต้องเริ่มต้นตั้งแต่ระดับเยาวชน โดยคัดสรรผู้เรียนที่มีศักยภาพสูง เพื่อนำเข้าสู่กระบวนการพัฒนาอย่างถูกทางและเหมาะสม โดยส่งเสริมให้อัจฉริยภาพที่มีอยู่เบ่งบานอย่างเต็มที่ และได้รับการพัฒนาเป็นนักวิจัยด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่มีคุณภาพ อันจะเป็นกำลังสำคัญต่อการพัฒนาประเทศ โดยใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในการเพิ่มผลิตภาพ และสร้างนวัตกรรมในภาคการผลิตและบริการต่อไปในอนาคตปัจจุบัน ประเทศไทยมีโครงการจำนวนมากพอสมควรที่รองรับการพัฒนาอัจฉริยภาพทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของนักเรียน แต่โครงการที่ส่งเสริมให้เป็นนักวิจัยอย่างครบวงจรยังมีน้อยมาก มีโรงเรียนวิทยาศาสตร์เพียงแห่งเดียวในประเทศ คือ โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ที่รับนักเรียนได้เพียงปีละ 240 คน มีห้องเรียนวิทยาศาสตร์ที่จัดกิจกรรมส่งเสริมประสบการณ์ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี แต่ยังทำได้ในปริมาณที่น้อยมาก ไม่เพียงพอต่อการสร้างฐานกำลังคนทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีให้เพิ่มขึ้นจนถึงระดับที่เป็นมวลวิกฤต (critical mass) ดังนั้น จึงจำเป็นต้องเร่งส่งเสริมให้มีการจัดการศึกษาที่เฉพาะเจาะจงเพื่อรองรับนักเรียนที่มีความสามารถพิเศษด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โดยเริ่มตั้งแต่ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ในฐานะหน่วยงานที่มีภารกิจด้านการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของประเทศ ได้เล็งเห็นความจำเป็นของการสร้างฐานกำลังคนทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเพื่อรองรับการพัฒนาประเทศ จึงได้ริเริ่มโครงการนี้ขึ้นโดยร่วมมือกับกระทรวงศึกษาธิการ เพื่อเป็นกลไกสนับสนุนการพัฒนานักวิจัยด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีจากผู้มีความสามารถพิเศษให้เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง
โครงการห้องเรียนพิเศษวิทยาศาสตร์ เป็นโครงการในความร่วมมือระหว่าง สำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน (สพฐ.) สำนักงานคณะกรรมการการอุดมศึกษา (สกอ.) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) และสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี(สสวท.) เพื่อเป็นการขยายฐานการพัฒนาและส่งเสริมผู้มีความสามารถพิเศษทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของประเทศ โดยโรงเรียนที่เข้าร่วมโครงการ จะต้องใช้หลักสูตรการสอนพิเศษที่ทาให้นักเรียนได้รับการพัฒนาและส่งเสริมกิจกรรม ทางวิชาการ เช่น การเข้าค่ายวิทยาศาสตร์ ศึกษาดูงาน/ทัศนศึกษาการได้รับการฝึกงานกับนักวิจัยในมหาวิทยาลัย หรือ ในหน่วยงานต่างๆทั้งภาครัฐและเอกชน และได้รับการส่งเสริมการทำโครงงานวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยี พร้อมทั้งได้รับการส่งเสริม สนับสนุนให้ไปนำเสนอผลงานทางวิชาการในระดับจังหวัด ระดับภาคและระดับประเทศ