筹建
1953 年，中国科学院决定在北京筹建综合性的化学研究所。包括杨石先、曾昭抡、庄长恭等一批著名科学家和管理专家在内的筹备组，对所址的选择、研究方向、研究所组织、实验室的建设、研究人员的聘请都做了详细的计划。其中柳大纲、黄子卿、吴学周、汪猷、张青莲、黄耀曾、蒋明谦、梁树权、王葆仁、邢其毅、冯新德等国内知名化学家都参与了筹备工作。
化学所在筹建时决定将上海有机所的高分子部分，当时北平研究院的分析化学和有机化学部分，长春应化学一部分无机研究，以及北京大学由黄子卿和傅鹰两位教授兼任的物理化学和张青莲教授兼任的同位素研究，共同组成一个综合性化学研究所。 1955 年秋天化学所实验大楼落成。 1956 年化学所正式成立。第一任所长是曾昭抡先生兼任。
发展历程
在几十年的发展过程中，先后以化学所的某些学科方向为主组建了青海盐湖所（1958 年）、感光化学所（1975年）和生态环境中心（1975年）；成都有机所成立时吸纳了化学所的十几位业务骨干；化学所有机氟的工作于 1963 年并入上海有机所。 1994 年化学所成为国家科技部和中国科学院基础性研究改革试点单位之一。 1998 年，化学所被列为首批进入中国科学院创新工程试点的单位之一， 1999 年 3 月，中国科学院分子科学中心成立。2003年11月科技部批准化学所与北京大学共同组建北京分子科学国家实验室。
定位
以开展基础研究为主，有重点地开展国家急需的、有重大战略需求的高技术创新研究，并与高新技术应用和转化工作相协调发展的多学科、综合性研究所。
奋斗目标
通过 5-15 年的努力，把化学所建设成为国际一流的科研机构。创造国际一流的研究成果，培养综合素质全面的优秀人才，开拓先进的管理模式，为国民经济和国家安全做出实质性重要贡献。
重点研究领域
分子与纳米科学前沿，有机与高分子材料，化学生物学研究，能源与绿色化学。
致力于高分子科学与材料、化学反应动态学和结构化学、有机固体、光化学与光功能材料、纳米科学与技术、胶体界面科学与化学热力学、分子识别与选择性合成、生命分析化学、理论化学和高技术料等方面的研究。
国家重点实验室
分子反应动力学国家重点实验室（与大连化物所合建）、分子动态与稳态结构国家重点实验室（与北京大学合建）、高分子物理与化学国家重点实验室（与长春应化所合建）。
中国科学院重点实验室
有机固体院重点实验室，光化学院重点实验室，分子纳米结构与纳米技术院重点实验室，胶体、界面与化学热力学院重点实验室，工程塑料院重点实验室。
重大项目
承担国家863、973、攻关、自然科学基金委创新群体、杰出青年基金、重大、重点项目和中国科学院重大、方向性创新项目共 100 多项。例如：“973”项目“分子电子学的基础研究”；“863”项目“基于纳米材料的直接打印制版集成技术”；科技部国家重大科学研究计划项目“有机功能纳米材料和结构的大尺寸、高有序自组织生长技术和基本科学问题的研究”；基金委重大基金项目“ 聚合物凝聚态的多尺度连贯研究”；中国科学院重大创新项目“纳米科技在若干重要领域的应用探索”；中国科学院方向性创新项目“有毒难降解有机污染物的产生、演化与降解研究”等。
重要成果
建所以来，化学研究所共获得国家及省部级奖269项，其中包括国家自然科学二等奖12项，三等奖2项；国家发明三等奖9项，四等奖1项；国家科技进步特等奖3项，一等奖1项，二等奖1项，三等奖4项；国家星火三等奖1项；全国科学大会奖24项。
自知识创新工程以来，共获9项国家自然科学二等奖。1999年“高分子凝聚态基本物理问题研究”获国家自然科学二等奖。 2002 年“C60的化学和物理基本问题研究”和“高分子稳定金属纳米簇的合成及催化研究”获国家自然科学二等奖。2004年“若干新型光功能材料的基础研究和应用探索”获国家自然科学二等奖。2005年“有毒难降解有机污染物光催化降解机理的研究”和“具有特殊浸润性（超疏水/超亲水）的二元协同纳米界面材料的构筑”获国家自然科学二等奖。2006年“大气污染中瞬态物种的产生、结构和反应” 获国家自然科学二等奖。2007年“固液界面的分子组装与调控及电化学STM研究”和“新型光电功能分子材料与相关器件”获国家自然科学二等奖。
据中国科学技术信息研究所最新发布的2006年度中国科技论文统计结果，化学所在SCI（科学引文索引）、EI（工程索引）检索中继续名列前茅。其中SCI收录论文619篇，SCI被引用论文1367篇5165次，位居全国研究机构第1名，特别是被引用与上年相比有大幅增加；EI收录论文453篇，位居全国研究机构第1名；2006年度国内期刊和国际期刊论文总数1198篇（CSTPCD、SCI、EI、ISTP等），位居全国研究机构第1名；1997-2006年SCI收录论文累计被引用篇数4293篇，引用次数28393次，位居全国研究机构第2名。化学所论文发表及被引用数连续十多年名列全国科研机构前列，高水平论文的数量稳步增加，国际论文被引用篇数次数的增加，显示了化学所基础研究的雄厚实力。
人员状况
截止 2007年底化学所有在编职工 459 人，其中专业技术人员 389 人，进入创新 346 人。 有中国科学院院士 8 人、研究员 83 人、副研究员 98 人、高级工程师 24 人。其中国家杰出青年基金获得者 34 人，国家基金委优秀创新群体 4 个，海外创新团队 3 个，中国科学院“百人计划”入选者 46 人。形成了一支结构合理、素质优良、具有较强竞争力和持续发展能力的科技人才群体和管理与技术支撑队伍。
研究生培养
化学所是 1981 年首批被批准为物理化学、高分子化学与物理、有机化学和分析化学 4 个学科的硕士、博士学位授予权单位。 1985 年首批在物理化学、高分子化学与物理、有机化学三个学科设立博士后流动站。 1993 年增设高分子材料科学（工学）硕士学位授予权专业点。 1993 年被国家批准为全国 17 个自行增列博士导师的试点单位之一。 1996 年被国家批准为按一级学科（化学）授予博士学位的试点单位。 1997 年被批准为中国科学院博士生重点培养基地。
截至到2007年年底，在学博士生629人，硕士生225人，在站博士后30人。获全国百篇优秀博士论文奖5名，获中国科学院优秀博士学位论文奖12名，获中国科学院院长奖学金特别奖15名、优秀奖75名，获中国科学院各类冠名奖学金90名。培养了一批活跃在国内外科学研究和科技管理骨干。研究生队伍是化学所充满生机和活力的研究力量。
创新文化建设
以“创新、求是、团结、奉献”为所训，努力营造有利于创新思想产生、有利于创新人才成长的良好环境，建设与国际一流研究所相适应的、有化学所特色的研究所文化。
日臻完善的规章制度体系为探索建立现代科研院所制度打下了良好基础，多层次的学术交流活动营造了浓厚的学术氛围，先进的仪器设备和现代化的园区创造了良好的科研环境。勇于创新、追求真理、乐于奉献、团结协作的科学价值观已经形成。
园区建设
建筑面积 16808 平方米 的分子科学中心实验楼 2002 年投入使用， 1 号楼、 2 号楼、 4 号楼、 5 号楼、 10 号楼的室内和外墙装修改造，完成了道路和地下管网改造，全所面貌焕然一新，科研人员的实验条件和办公条件及园区环境得到较大改善，现代化的园区初步形成。
学术刊物
主办《化学通报》、《高分子学报》、《高分子通报》、《高分子科学》（英文版）、《化学通讯》等。中国化学会挂靠在化学所。
交流与合作
与30多个国家和地区建立了科技合作与交流关系。每年参加境外国际会议、学术交流、合作研究近200人次，接待来所参加学术交流及合作项目的人员300多人次，每年组织和主办多次国际会议。聘请了包括三位诺贝尔奖获得者在内的21位国际知名科学家担任名誉研究员。化学所一批知名学者在国际学术组织、国际学术期刊和国际会议中担任职务
