中國科學院過程工程研究所前身是1958年成立的中國科學院化工冶金研究所。50多年來，研究范圍逐步擴展到能源化工、生化工程、材料化工、資源/環境工程等領域，學科方向由“化工冶金”發展為“過程工程”。2001年更為現名。

 在國家“十二五”時期和中國科學院“創新2020”實施過程中，過程工程所進一步明確“引領過程工程科學前沿，支撐過程工業技術創新”的發展目標，瞄準國家戰略需求和世界科技前沿，針對當前制約過程工程跨越發展的突出問題，制定并實施“一三五”戰略規劃和科技布局：“一個定位”是定位于大規模資源轉化利用及替代的綠色過程的基礎與應用研究，突破過程工程的共性理論、關鍵技術、關鍵裝備及系統集成，建立資源高效轉化或替代的過程工程研究平臺，為國家過程工業發展提供強有力的科技支撐；著力實現的“三項突破”是多尺度放大調控及其重大應用、礦產資源高效清潔轉化利用技術、生物過程關鍵技術與裝備；重點部署的“五大方向”是煤熱解及油氣綜合利用、生物過程強化與集成、綠色化工及污染控制技術、非常規介質催化與過程節能、功能材料化工及太陽能利用。圍繞重大突破和產出，探索適應過程工程跨越發展的體制機制，提出了創新科研組織模式和完善成果轉化鏈兩項重大改革舉措，形成符合過程工程學科發展規律的科研創新體系。

過程工程所現有生化工程國家重點實驗室和國家生化工程技術研究中心（北京）、多相復雜系統國家重點實驗室、濕法冶金清潔生產技術國家工程實驗室、中國科學院綠色過程與工程重點實驗室、離子液體清潔過程北京市重點實驗室以及過程工程研發中心、生物質研究中心、循環經濟技術研究中心、過程污染控制環境工程研究中心、太陽能研究中心、過程工程中關村開放實驗室等科研機構。中國顆粒學會及中國化工學會離子液體專業委員會掛靠過程工程所，所內主辦《過程工程學報》、PARTICUOLOGY（顆粒學報）和《計算機與應用化學》三個學術期刊。