2009年7月30日，经科技部批准，由敦煌研究院、兰州大学、中科院上海硅酸盐研究所、浙江大学联合申报的“国家古代壁画保护工程技术研究中心”正式挂牌成立，成为文化遗产保护领域第一个国家级工程技术研究中心。兰州大学作为该中心的联合组建成员单位，成为首批进入该领域的教育部下属单位之一，标志着实验室在文物保护研究方面达到了先进水平。
国家古代壁画保护与土遗址工程技术研究中心以古代壁画和土遗址保护领域的关键技术创新与集成创新为主要研发方向，重点进行文化遗产价值科学认知、保护材料与工艺、文物数字化、预防性保护等关键技术的工程化研发，是我国文化遗产保护领域首个国家级工程技术研究中心，目前工程中心有固定研发人员100余人，形成了一支多学科交叉、老中青结合的国内一流文物保护团队。
2009年工程中心组建以来，先后承担国家重大研发计划项目3项，科技支撑、“973”等国家级课题近50项、省部级重点课题70余项，授权技术专利70余件，编制国家或行业技术标准近20项；获国家科技进步奖2项，省部级科技奖励10项，先后获“文物保护杰出贡献者”国家荣誉称号，“何梁何利科学技术成就奖”“何梁何利科学技术创新奖”；3人入选“国家万人计划”，2人入选“国家百千万人才工程”，2人入选“中宣部文化名家暨四个一批人才工程”，2人先后担任国际岩石力学与岩石工程学会古遗址保护专业委员会主席。工程中心成功研发了我国首台考古发掘现场文物保护移动实验室、首座文物保护全气候足尺模拟多场耦合实验室、首个基于风险管理理论的石窟监测预警体系，拥有高光谱成像系统、亿级像素数字相机等装备200余套。通过在全国7省区设立科研工作站，以古代壁画和土遗址保护的实际需求为导向，进行科技攻关与关键技术研发，研发出的干旱环境土遗址保护成套技术、古代壁画保护成套技术、文物数字化技术成功应用于我国16省（市、自治区）260项全国重点文物保护工程，抢救了一大批濒危文物，引领了我国古代壁画和土遗址技术的发展，促进了科技与文化深度交叉与融合,取得了较好的经济效益和显著的社会效益。依托单位敦煌研究院的保护利用工作得到了党和国家的高度肯定。2019年8月19日习近平总书记在敦煌研究院召开座谈会时指出：“一代代敦煌人秉持坚守大漠，甘于奉献，勇于担当，开拓进取的‘莫高精神’，在文物保护、研究、管理利用方面做了大量工作，成果甚丰，做出了突出贡献。”并殷切期望把敦煌研究院建设成为世界文化遗产保护的典范和敦煌学研究的高地。今后，工程中心将继续为国家文化安全、人类命运共同体构建和一带一路倡议发挥作用，助力敦煌研究院实现保护典范和研究高地的建设。