中國科學院理化技術研究所組建于1999 年6 月，是以原中國科學院感光化學研究所、低溫技術實驗中心為主體，聯合北京人工晶體研究發展中心和化學研究所的相關部分整合而成。
組成單位之一：中國科學院感光化學研究所
中國科學院感光化學研究所成立于1975年，是由原中國科學院化學研究所有機化學研究室、催化研究室為主體組建而成，主要從事感光材料的研制工作，學科方向是感光化學、光化學和膠體與界面化學。中國科學院光化學開放實驗室、中國科學院與中國石油天然氣總公司膠體與界面科學聯合實驗室、中國科學院感光材料檢測中心均設在感光所，是中國感光學會、中國化學會光化學委員會、中國太陽能學會光化學委員會、中國化學會LB膜專業組的依托單位。負責編寫出版國家一級學術刊物《影像科學與光化學》。
歷任領導：
高 坤(1975年－1977年)
鄧啟明(1977年－1982年)
所 長：曹怡(1983年－1992年12月
所 長：佟振合(1992年12月－1999年6月)
組成單位之二：低溫技術實驗中心
低溫技術實驗中心成立于1982年5月，其前身是中科院物理所低溫物理研究室與中科院氣體廠。中心的學科方向主要是低溫物理與低溫技術，致力于低溫物理與技術的基礎與實驗研究、新型低溫設備研制和開展低溫實驗的技術服務。
歷任領導：
中心主任：洪朝生(1982年9月-1989年2月) (中心名譽主任1989年2月-1999年6月)
中心主任：周 遠(1989年2月-1999年6月)
組成單位之三：中國科學院北京人工晶體研究發展中心
中國科學院北京人工晶體研究發展中心成立于1999年3月，是以中國科學院福建物質結構研究所、中國科技大學的相關研究力量為基礎組建的。北京人工晶體研究發展中心實行管理委員會領導下的主任責任制，首任中心主任是陳創天。
組成單位之四：工程塑料國家工程研究中心
工程塑料國家工程研究中心原依托于中科院化學所，于1989年開始試點，1993年經國家計委正式批準成立。其前身是中國科學院化學研究所復合材料研究室和所辦公司“北京普利高聚物材料開發中心”。隨著中科院“知識創新工程”的實施，從2000年開始在行政上歸屬于中國科學院理化技術研究所。
概況