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。五十多年來，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“十三五”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”，即定位于過程工程的共性理論、關鍵技術及系統集成。面向過程工業轉型升級、產品結構調整和戰略新興產業發展的重大需求，發展過程工程科學前沿；“三項重大突破”，即介尺度理論與重大應用、礦產資源高效清潔利用、生物制藥過程關鍵技術與裝備；“五項重點培育方向”，即油氣高效轉化與綠色工程、功能材料化工及工程應用、生物質煉制過程強化與集成技術、綠色反應與分離工程、煤清潔轉化及綜合利用技術。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。
      這些年來，研究所從無到有、從小到大，現擁有中關村本部、廊坊分部和鄭州分所三個園區，中關村本部面向基礎理論側重原始創新，廊坊分部支撐成果轉化進行模式驗證，鄭州分所推進產業應用進行示范工程，形成“一所兩翼”研發格局。研究所現有四個國家級研發平臺：生化工程國家重點實驗室、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、國家生化工程技術研究中心（北京）；六個省部級研發平臺：中科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、納米材料北京市工程技術研究中心、過程污染控制環境工程研究中心、生物質研究中心、循環經濟技術研究中心。研究所以促進重大產出、承擔重大任務、培育人才隊伍為核心，集中優勢力量組建12個研究部，大幅提升承擔重大科研任務的能力。研究所科研儀器設備投入逐年增加，通過購入、創新研制等方式大力進行科研裝備建設，目前資產總值已達9.3億元，其中單價50萬元以上先進設備190臺，總值2.8億元，120余臺先進通用儀器設備實現了公用共享，有力地支撐了研究所科研快速發展，并為上百家科研院所、大學、公司等單位提供了大量的分析測試服務，得到用戶的廣泛認可。主辦《過程工程學報》、《計算機與應用化學》、PARTICUOLOGY（《顆粒學報》）和 GREEN ENERGY & ENVIRONMENT（《綠色能源》）四個學術期刊，一級學會中國顆粒學會掛靠我所。