中国科学院过程工程研究所前身是1958年成立的中国科学院化工冶金研究所。五十多年来，研究范围逐步扩展到能源化工、生化工程、材料化工、资源/环境工程等领域，学科方向由“化工冶金”发展为“过程工程”。2001年更为现名。

面向过程工业转型升级、产品结构调整和战略新兴产业发展的重大需求，发展过程工程科学前沿；“三项重大突破”，即介尺度理论与重大应用、矿产资源高效清洁利用、生物制药过程关键技术与装备；“五项重点培育方向”，即油气高效转化与绿色工程、功能材料化工及工程应用、生物质炼制过程强化与集成技术、绿色反应与分离工程、煤清洁转化及综合利用技术。围绕重大突破和产出，探索适应过程工程跨越发展的体制机制，提出了创新科研组织模式和完善成果转化链两项重大改革举措，形成符合过程工程学科发展规律的科研创新体系。