中国科学院大连化学物理研究所，其历史渊源可追溯至1907年日本占领期间成立的“南满洲铁道株式会社中央试验所”。随着1945年抗战胜利，该所被中长铁路局接管，更名为“中长铁路大连科学研究所”。1949年3月，研究所归属大连大学，成为“大连大学科学研究所”。1950年9月，该所归属东北人民政府工业部，改名为“东北科学研究所大连分所”，随后在1952年并入中国科学院，更名为“中国科学院工业化学研究所”。
1954年，研究所改名为“中国科学院石油研究所”，直到1961年12月再次更名为“中国科学院化学物理研究所”。在动荡的时期，1968年1月，它被划归国防科委第16研究院，成为国防科委1616所。然而，1970年，研究所回归中国科学院，正式定名为“中国科学院大连化学物理研究所”。
成立六十年来，大连化物所曾分出多个研究所，如1958年的中国科学院石油研究所兰州分所（现为中国科学院兰州化学物理研究所）、1961年的太原中国科学院煤炭化学研究所，以及1971年的湖北襄樊航天化学动力总公司（原七机部42所，现名襄樊航天化学动力总公司）。研究所为国家和科学院输送了众多杰出的领导人，例如白介夫、王建业、张存浩等人，他们在各自的领域担任重要职务。
1995年，研究所告别了工作了近五十年的老科研区，搬迁至星海二站科研园区，新址占地22.61万平方米，环境优美，依山傍海，为科研活动提供了优越条件。
中国科学院大连化学物理研究所创建于1949年3月，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。