1956年成立於北京。是一個綜合性化學研究所，其方針任務為進行基礎研究和應用研究，為化學科學發展和國傢經濟建設需要服務。建所初期設無機化學、分析化學、物理化學、有機化學、高分子化學和物理等5個研究室。目前主要科研領域為高分子化學和物理、物理化學；分析化學、有機化學也有相應發展。
① 高分子化學和物理 有20多個實驗室，研究領域包括高分子化合物的結構、性質和合成：在結構和性質研究方面，包括高分子溶液性質、高分子材料加工過程程的物理基礎、高分子結構和性能表征、高分子聚集態結構、高聚物流體的流變性質、高分子材料的光氧老化等；在高分子合成方面，包括聚酰胺、聚丙烯、嵌段共聚物、有機矽高分子、醫用高分子、酚醛樹脂、高分子催化劑、特種用途膠粘劑、芳雜環高分子、腐植酸、共混高聚物和多相高聚物的結構和性能、高分子復合材料等。
② 物理化學 有十幾個實驗室，研究領域包括熱化學和熱力學、納秒時間分辨光譜、分子束光譜、電子顯微鏡、X射線晶體結構分析、磁共振、電子能譜、振動光譜、量子化學、有機固體電導、有機圖象記錄材料等。
③ 有機化學 研究領域包括物理有機化學，烷基選擇性取代反應，含氮、矽、硫、硼等的雜環化合物，氧化和羰基化的有機金屬絡合物催化劑，新型有機反應試劑等。
④ 無機化學和分析化學 無機化學研究原有較大規模，研究領域包括鹽類資源開發利用、絡合物化學、核燃料生產和處理工藝、硼同位素分離、稀土元素分離及其化合物制備等。一部分無機化學研究人員於1962年分出，成立瞭鹽湖研究所；另一部分於1975年分出，成立瞭環境化學研究所。分析化學有十幾個實驗室，研究領域包括元素和有機化合物的微量和痕量分析方法、色譜法的基礎研究、色譜固定相、有機化合物質譜分析、電子能譜法、光譜法、核磁共振譜法等。
20多年來，化學所曾孕育和分出瞭三個專業研究所（鹽湖研究所、感光化學研究所和環境化學研究所）和兩個專業室組（有機氟化學和含氟高分子；有機合成化學）。截至1985年為止，共取得瞭300餘項研究成果，其中高聚物分子量測定研究工作曾於1956年獲得中國科學院科學獎金三等獎；分子結構與性能間的定量關系(“誘導效應指數”和“同系線性規律”) 研究工作曾於1982年獲得國傢自然科學二等獎，並在國際上得到較高評價；共有24項獲得瞭全國科學大會獎，7項獲得瞭國傢重大發明獎；146項重要成果已推廣生產和應用。還研制成各種科學儀器117臺(套、類)，不少已推廣應用，其中的轉動彈量熱計的熱值測定精度已達到國際最佳值(±0.01％)。截至1985年為止，該所研究人員在國內外著名刊物上共發表瞭學術論文約2000篇。該所並培養研究生，為國傢批準的博士和碩士學位授予單位。（見彩圖）
中國科學院化學研究所的實驗大樓
中國科學院化學研究所的質譜分析實驗室