中国科学院大连化学物理研究所创建于1949年3月19日，原名为“大连大学科学研究所”。1950年更名为“东北科学研究所大连分所”。

1952年，转属中国科学院，并定名为“中国科学院工业化学研究所”。

1954年，根据中国科学院的安排，主要从事石油化学和化学工程方面有关的研究开发，并更名为“中国科学院石油研究所”。

1962年，再次进行调整，成为一个基础研究与应用研究并重的多学科综合性研究所，所名亦改为“中国科学院大连化学物理研究所”。

建所以来的历任所长是：屈伯川、董晨、张大煜、顾以健、楼南泉、张存浩、袁权、杨柏龄、邓麦村、包信和以及张涛等科学家和教育家。

中国科学院大连化学物理研究研是一个应用研究与基础研究并重、具有较强技术开发实力、以承担国家和企业重大项目为主的化学化工研究所。

半个多世纪以来，大连化物所紧密结合国家经济建设的需要，开展多方面的科学研究和技术开发工作，逐渐在催化化学、工程化学、有机合成化学、化学激光和分子反应动力学、以色谱为主的近代分析化学和生物技术等学科领域形成了自己的特色，取得了一系列重大科技成果，为科学技术发展和国家经济建设做出了重要贡献。

50年代，大连化物所研制成功“水煤气合成液体燃料”和“七碳馏分环化制取甲苯”等多种催化剂，满足了国家迫切需求。60年代，研制成功了加氢异构化催化剂，用于制取低冰点航空煤油；研制成功了合成氨原料气净化新流程，使我国合成氨工业从40年代的水平一跃进入60年代的世界先进水平。70年代，全面开展了航天氢氧燃料电池的研究工作，在国内首次研制成功了用作航天器及卫星主体能源的两种电池系统，为我国航空航天事业的发展做出重要贡献。80年代，成功地开发了中空纤维氮氢膜分离技术，用于从合成氨驰放气中回收氢气，填补了国内空白。90年代成功开发了具有我国自主创新知识产权的催化裂化干气制乙苯技术，开辟了一条合理利用炼厂气资源的新途径；此外，短波长化学激光的研究也达到了国际先进水平。

特别是1998年启动知识创新工程试点工作以来，大连化物所科研工作成果更加喜人。双共振电离法研究激发态分子光谱和态分辨碰撞传能研究获1999年国家自然科学二等奖；研制成功紫外共振拉曼光谱仪，获1999年国家技术发明二等奖；天然气脱硫技术获得2001年国家技术发明二等奖，并成功应用于陕京天然气输气工程的脱硫；甲烷无氧芳构化获得2005年度国家自然科学二等奖；聚烯烃用高效脱氧剂获得2005年度国家科技进步二等奖；基础化工原料环氧丙烷生产的新方法、分子反应动力学研究最新成果先后在《自然》、《科学》杂志发表，赢得国际同行的高度评价。研制出我国第一台“30千瓦质子交换膜燃料电池电动汽车”于2001年在湖北十堰试车成功；姿态控制用肼分解催化剂成功应用于“神舟”系列飞船，为我国首次载人航天飞行成功做出重要贡献；甲醇制烯烃产业化项目取得重大突破性进展，为我国化工原料实现“以煤代油”的目标打下了基础。

自建所以来，大连化物所造就了若干享誉国内外的科学家及一大批高素质研究和技术人才，先后有14位科学家当选为中国科学院和中国工程院院士，国家杰出青年基金获得者11人，引进百人计划23名。2006年底，全所共有职工792人，其中专业技术人员 620人，研究员73人，副研究员153人。

截止到2006年底，全所发表科技论文9千多篇，申请申请专利1708件，其中发明专利1557件，专利授权759件，累计申请国外专利30件。主办《天然气化学（英文版）》、《色谱》、《催化学报》3种学术期刊，开通21个数据库，图书馆藏书6万5千余册。