中国科学院过程工程研究所（原化工冶金研究所）成立于1958年10月1日。建所之初，针对国家战略需求，首任所长叶渚沛提出以化工原理和技术强化冶金过程，创立了高压炉顶、高风温、高鼓风湿度的“三高理论”，使铁产量翻番；开拓了氧气转炉炼钢技术，作为项目负责单位与石景山钢铁公司等单位合作，建立了新中国第一座连续生产的工业化转炉炼钢厂，使炼钢效率提高二十余倍；针对国家急需开发的攀枝花钒钛磁铁矿、包头稀土铁矿及金川硫化镍矿，研究钒、钛、稀土、钴、镍等元素的分离提取新方法，为我国钢铁工业和有色金属工业发展做出了重要贡献。70年代，在郭慕孙先生和陈家镛先生带领下，拓展了化工原理在资源与环境、能源和材料制备等领域中的应用，80年代推动了化学工程与生物技术的交叉，90年代强化了工程化学研究。跨入21世纪，研究所在国内率先开创了过程工程领域，以时空多尺度结构为核心布局四个层次的系统研究，奠定了过程工程的学科发展基础。经中央编制委员会批准，于2001年正式更名为过程工程研究所，实现了从“化工冶金创所”到“过程工程强所”的历史性跨越。近十年来，面向过程工业绿色化、低碳化、智能化、高端化的重大战略需求，致力构建从基础到应用的科教产融通发展新模式，于2019年联合院内外相关优势科研力量，牵头创建了中国科学院绿色过程制造创新研究院，围绕国家“双碳”目标，以介科学为核心，在低碳能源、战略资源、绿色化工、高端材料、生物医药领域，开展战略性、先导性、前瞻性技术攻关及共性基础研究，支撑国家战略需求，引领新兴产业发展。
六十多年来，研究所规模从小到大，不断发展，构建了中关村园区、廊坊工程试验基地、怀柔中心的一所两翼新格局，形成了“原始创新-中试示范-产业化”的新模式；创建了中国科学院大学化工学院，开创“新化工”前沿交叉学科，形成了科教产贯通发展模式和协同创新体系。研究所持续推进全国重点实验室重组，形成了“3+3 国家级平台”新格局，包括介科学与工程全国重点实验室、生物药制备与递送重点实验室、战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心、盐湖资源绿色高值利用全国重点实验室（共建）、石油化工分子转化与反应工程全国重点实验室（共建）、国家生化工程技术研究中心（共建），以及2个中国科学院重点实验室，1个国家能源局重点实验室，4个北京市研发平台。研究所以促进重大产出、承担重大任务、培育人才队伍为核心，集中优势力量组建12个研究部，大幅提升科研创新能力。
建所以来，研究所获国际、国家、省部级成果奖591项，其中国外机构授奖9项，国家三大奖39项。主办学术期刊《过程工程学报》、Particuology（颗粒学报）、Green Energy & Environment（绿色能源与环境）、Green Chemical Engineering（绿色化学工程）、Industrial Chemistry & Materials（工业化学与材料），国际介科学组织、一级学会“中国颗粒学会”挂靠研究所。近十年来发表论文8855篇，其中SCI论文居全国同类机构第22名，EI排名第12位。有效授权专利2000余件，在国家知识产权局发明专利授权量排名中，位居全国同领域首位。
研究所拥有一支2000余人的高水平科研队伍，其中，两院院士5名、国家杰出青年基金获得者18名，研究员和副研究员等高级专业技术人员400余名，35岁以下青年科研人员占全所人员33%。
研究所为国家首批博士和硕士学位授予单位，同时建有首批博士后流动站。拥有化学工程与技术、环境科学与工程、材料科学与工程3个学术型一级学科博士/硕士研究生授予点和材料与化工领域专业型博士/硕士研究生授予点，生物与医药、资源与环境2个专业型硕士研究生授予点，以及化学工程与技术等2个专业一级学科博士后流动站。先后培养博士、硕士2000余人，为国内外相关领域输送大量高端人才。
现任所长杨超研究员。历任所长：叶渚沛院士、郭慕孙院士、许志宏研究员、谢裕生研究员、李静海院士、刘会洲研究员、张锁江院士。
