從1956年建所至今，化學所已經走過了60多年的歷程。伴隨著新中國建設的步伐，化學所順應科學技術發展的趨勢，面向國民經濟和國家重大需求，不斷充實、發展和壯大。改革開放特別是科技體制改革以來，化學所進行了以結構調整為中心的改革，不斷精干研究隊伍，更加明確研究方向，進一步凝煉科技目標，優化運行機制?；瘜W所以深厚的學科積累、優秀的人才隊伍和研究實力為基礎，已經發展成為我國化學領域內有很強綜合能力和創新能力、在國際上有一定影響的重要研究機構，為促進我國科學技術發展和國民經濟建設作出了重要貢獻。
籌建
1953年，中國科學院決定在北京籌建綜合性的化學研究所。包括楊石先、曾昭掄、莊長恭等一批著名科學家和管理專家在內的籌備組，對所址選擇、研究方向、研究所組織、實驗室建設、研究人員聘請等都做了詳細的計劃。參與籌備工作的知名化學家包括柳大綱、黃子卿、吳學周、汪猷、張青蓮、黃耀曾、蔣明謙、梁樹權、王葆仁、邢其毅、馮新德等。
發展歷程
在幾十年的發展過程中，先后以化學所的某些學科方向為主組建了青海鹽湖所（1965年）、感光化學所（1975年）和生態環境中心（1975年）；成都有機所成立時吸納了化學所的十幾位業務骨干；化學所有機氟的工作于1963年并入上海有機所。 1994 年，化學所成為國家科技部和中國科學院基礎性研究改革試點單位之一；1998年，化學所被列為首批進入中國科學院創新工程試點的單位之一；1999年，中國科學院分子科學中心成立；2003年，科技部批準化學所與北京大學共同籌建北京分子科學國家實驗室；2015年，中國科學院分子科學科教融合卓越創新中心成立；2018年，北京分子科學國家研究中心正式成立。
定位
以基礎研究為主，有重點地開展國家急需的、有重大戰略需求的高技術創新研究，并與高新技術應用和轉化工作相協調發展的多學科、綜合性研究所。
奮斗目標
圍繞化學科學的核心科學問題，面向國家戰略和可持續發展需求，開展基礎性、戰略性和前瞻性研究，成為國內外具有重要影響的分子科學研究基地和支撐國家可持續發展的重要戰略科技力量之一，進入國際一流化學研究機構前列。
重點研究領域
在功能pi-體系的分子工程、納米綠色印刷制造與表界面納米功能材料、高性能高分子材料等領域取得原始創新成果和關鍵技術突破，引領綠色碳科學、環境分子科學、化學儲能與能量轉化、化學成像與活體分析、仿生智能與醫用材料等前沿交叉方向發展。 
