微介观尺度下材料结构的实时演化行为是决定其动态力学性能的关键因素.大型激光装置作为集加载和诊断能力为一体的综合实验平台,为高温、高压、高应变率等极端条件下材料动态力学性能的微介观尺度研究提供了重要支撑.随着激光功率密度和脉冲整形能力的不断提升,实验所能探索的压力(101～103 GPa)及应变率(106～1010 s-1)范围不断突破;而利用激光打靶产生的高亮X射线脉冲作为探测源,建立动态衍射和成像技术,可以实现高空间和时间分辨率下材料塑性变形机制的实时原位研究.简要介绍了基于大型激光装置的原位微介观实验技术及其在材料塑性变形行为研究中的应用,系统梳理了近二十年来具有代表性的研究成果,阐明了相关研究对推动材料动态响应多尺度物理建模的重要价值.