中國科學院過程工程研究所（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、生物药制备与递送全国重点实验室、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。
建所以來，研究所獲國際、國家、省部級成果獎591項，其中國外機構授獎9項，國家三大獎39項。主辦學術期刊《過程工程學報》、Particuology（顆粒學報）、Green Energy & Environment（綠色能源與環境）、Green Chemical Engineering（綠色化學工程）、Industrial Chemistry & Materials（工業化學與材料），國際介科學組織、一級學會“中國顆粒學會”挂靠研究所。近十年來發表論文8855篇，其中SCI論文居全國同類機構第22名，EI排名第12位。有效授權專利2000余件，在國家知識産權局發明專利授權量排名中，位居全國同領域首位。
研究所擁有一支2000余人的高水平科研隊伍，其中，兩院院士5名、國家傑出青年基金獲得者18名，研究員和副研究員等高級專業技術人員400余名，35歲以下青年科研人員占全所人員33%。
研究所爲國家首批博士和碩士學位授予單位，同時建有首批博士後流動站。擁有化學工程與技術、環境科學與工程、材料科學與工程3個學術型一級學科博士/碩士研究生授予點和材料與化工領域專業型博士/碩士研究生授予點，生物與醫藥、資源與環境2個專業型碩士研究生授予點，以及化學工程與技術等2個專業一級學科博士後流動站。先後培養博士、碩士2000余人，爲國內外相關領域輸送大量高端人才。
現任所長楊超研究員。曆任所長：葉渚沛院士、郭慕孫院士、許志宏研究員、謝裕生研究員、李靜海院士、劉會洲研究員、張鎖江院士。
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