分子实验室位于医院医技楼4楼，建筑面积约200平方米，该实验室严格按照《生物安全实验室建筑技术规范》《实验室生物安全通用要求》规范设计，包含更衣室、缓冲间、PCR走廊、试剂准备区、样本制备区、扩增与检测区、洗消间等。
实验设备引进全自动PCR定量分析系统、核酸提取仪、冷冻离心机等先进精密仪器多台，所有物品必须经过双扉互锁传递窗消毒进出实验区，各区间拥有全送全排洁净空调系统，气流和压力控制保证了气流单向流动防止气溶胶污染，独立区间有温度、湿度、气压调节监控系统、不间断供电系统、门禁系统。
实验室目前拥有资深医学检验人员六名，为更规范、更高效地完成核酸检测工作，六名检验人员均到湖南省临床检验中心进一步参加专项专业学习培训，并均取得临床基因扩增检验技术上岗证。
该实验室建成投入使用对于医院做好常态化疫情防控工作意义重大。新冠肺炎核酸检测、血常规和胸部CT检测是疫情防控要求“早发现、早诊断、早隔离、早治疗”落实的重要措施，其中核酸检测工作是其中的关键所在。省儿童医院在“外防输入、内防反弹”的前提下，一手抓疫情防控，一手抓正常医疗工作，为保障我省儿童的健康安全提供更为切实有效的服务。
