名古屋市科学館の代名詞とも言えるのが、五感で物理現象を体感できる「大型実験ラボ」です。特に人気が集中する3大ラボはそれぞれ運営ルールが異なるため、綿密なタイムマネジメントが求められます。
氷点下30度の世界とオーロラ全天周映像を体験できる「極寒ラボ」は、館内での整理券先着配布制が採られています。整理券は入館後、理工館5階の発券所などで配布されますが、休日は午前中の早い段階で全回分の発券が終了します。入館ゲートを通過したら、展示を眺める前にまず極寒ラボまたは放電ラボの発券フロアへ直行するのが鉄則のルートです。
一方、高さ9メートルに達する壮大な人工竜巻を観察できる「竜巻ラボ」は整理券不要のオープン展示です。1日複数回設定されている竜巻ラボ 上演時間（概ね毎時1回、約15分間）に合わせて3階または4階の吹き抜けバルコニーへ移動すれば、誰でも大迫力の渦生成プロセスを目の当たりにできます。3階からは竜巻の発生源となる風の動き、4階からは立ち上る竜巻の全貌と、異なる視点から観察できる構造も見事です。
さらに、120万ボルトの巨大テスラコイルから激しい放電火花と爆音が轟く「放電ラボ」も整理券制（または入替定員制）となっています。音響が極めて激しいため、乳幼児連れの場合は体験可能年齢や子どもの耐性を事前に確認しておく必要があります。
