1949年，伴随着新中国的诞生，中国科学院成立。
作为中国自然科学最高学术机构、科学技术最高咨询机构、自然科学与高技术综合研究发展中心，中国科学院建院以来时刻牢记使命，与科学共进，与祖国同行，以国家富强、人民幸福为己任，人才辈出，硕果累累，为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。
成立之初，在中央的支持下，中国科学院迅速凝聚了一批海内外优秀科学家，组建了高水平的研究机构，在“向科学进军”中发挥了先导和主力军作用。改革开放以来，率先打开与西方国家科技合作的大门，率先实行所长负责制、开放实验室，率先设立面向全国的科学基金。创办了联想集团等一大批高新技术企业，推动科研成果转化为现实生产力，发挥了改革先行者的作用。世纪之交，面对知识经济时代的机遇和挑战，提出建设国家创新体系的构想，实施知识创新工程和“创新2020”，凝练科技创新目标，调整重大科技布局，创新科研组织模式，建立现代院所制度，各项事业快速发展，创新能力显著提升，创新成果不断涌现，提升了中国在国际科技界的影响力，具备了引领我国科技实现跨越发展的基础和优势。在新时期新阶段，作为党、国家、人民可以依靠、可以信赖的国家战略科技力量，中国科学院深入实施“率先行动”计划，正在面向世界科技前沿，面向国家重大需求，面向国民经济主战场，努力实现“四个率先”目标，即“率先实现科学技术跨越发展，率先建成国家创新人才高地，率先建成国家高水平科技智库，率先建设国际一流科研机构”。
建院以来，中国科学院服务国家战略需求和经济社会发展，始终围绕现代化建设需要开展科学研究，产生了许多开创性科技成果，奠定了新中国的主要学科基础，自主发展了一系列战略高技术领域，形成了具有中国特色的科研体系，带动和支持了我国工业技术体系、国防科技体系和区域创新体系建设。
——从“两弹一星”到载人航天和探月工程以及载人深潜、深渊科考关键核心科技问题的攻克，为国家安全和战略科技任务做出了重大贡献。
——从成功研制第一台计算机、曙光超级计算机、龙芯系列通用芯片，到单精度千万亿次超级计算系统、寒武纪人工智能处理器，在我国计算机技术自主创新中发挥了骨干作用。
——从发出中国第一个电子邮件，到建立中国互联网信息中心、中国网通与无线传感试验网，成为网络科技和网络产业的开拓者。
——从顺丁橡胶工业生产新技术，到煤制乙二醇技术、甲醇制烯烃技术、煤合成油技术、煤制烯烃技术及工业化应用，不断开辟我国化学工业的新方向和生长点。
——从陆相成油理论，到海相成油的探索，为我国摘掉贫油帽子、大规模开发油气田提供了科学理论支持。
——从自主研制的氯霉素、青霉素，到原创的青蒿素合成、丹参多酚酸盐、盐酸安妥沙星，在我国药物自主创新方面走在了前列。
——从开创中国海洋养殖业，到黄淮海中低产田改造，到生物育种，引领了我国高新农业科技的发展。
——从在世界上首次完成人工合成牛胰岛素，到首次证明诱导多能干细胞、人类基因测序、首次实现体细胞克隆猴，在生命科学领域取得了重要原创成果。
——从开创数学机械化证明、有限元方法，到多元复变函数论、辛几何、哥德巴赫猜想研究方面登上世界数学的高峰，奠定了数学研究国家科学中心的地位。
——从北京正负电子对撞机，到建成上海光源、“中国天眼”FAST等一批大科学装置，打造了多学科创新的重要平台。
——从铁基超导纪录刷新，到中微子振荡模式、量子通信、量子反常霍尔效应、三重简并费米子的研究，在物理学领域不断实现新的突破。
——从暗物质卫星“悟空”发射成功，到我国首颗X射线天文卫星“慧眼”遨游太空，推动我国空间科学研究走向世界前沿。中国科学院率先建立研究生制度，成立中国科学技术大学，建立新中国第一家研究生院，率先实行学位制，率先建立博士后制度。实施知识创新工程、“创新2020”以来，高质量规模化发展研究生教育，形成了以中国科学技术大学和中国科学院大学（原中国科学院研究生院）为核心、覆盖全院研究所的教育体系，形成了独具特色的两段式研究生教育模式，研究生教育质量不断提高。
建院以来，先后由郭沫若（1949～1978）、方毅（1979～1981）、卢嘉锡（1981～1987）、周光召（1987～1997）、路甬祥（1997～2011）和白春礼（2011至今）担任院长，他们为中国科学院的建立与发展做出了卓越贡献。全国先后有1300余位科学家当选为中国科学院院士，他们是新中国科技工作者的杰出代表。中国科学院汇聚和造就出一大批为新中国科技事业做出重大贡献的科学家，其中代表人物有“两弹一星元勋”于敏、王大珩、王希季、王淦昌、邓稼先、朱光亚、孙家栋、任新民、吴自良、陈芳允、陈能宽、杨嘉墀、周光召、赵九章、钱骥、钱三强、钱学森、郭永怀、屠守锷、黄纬禄、程开甲、彭桓武，国家最高科技奖获得者吴文俊、王选、黄昆、刘东生、叶笃正、吴孟超、李振声、闵恩泽、吴征镒、徐光宪、谷超豪、孙家栋、师昌绪、谢家麟、吴良镛、郑哲敏、张存浩、程开甲、于敏、赵忠贤、刘永坦、曾庆存，新中国主要学科的奠基人和开拓者华罗庚、苏步青、吴有训、周培源、严济慈、庄长恭、曾昭抡、张钰哲、竺可桢、贝时璋、童第周、冯德培、钱伟长、李薰、周仁等，还有冯康、王应睐、陈景润等一批勇攀世界科技高峰的杰出科学家，以及南仁东、王逸平等“时代楷模”。中国科学院立足创新实践，培养造就了近千名新一代科技领军人物和科技尖子人才，形成了一支高水平的科技创新队伍，700余人在重要国际科技组织担任重要职务。同时向社会输送了大批高素质创新创业人才。成建制向国防部门、工业部门、行业、地方、大学等输送了大批科技人才，有力支持了我国科研体系的形成与发展。涌现出一批高科技企业的创业者和企业家。
中国科学院学部和广大院士，团结带领全国科技工作者，围绕国家经济建设、社会发展、国家安全和科技进步的重大问题，开展科技咨询和评议，有力地支持了国家宏观决策，充分发挥了国家在科学技术方面最高咨询机构的作用，组织和动员全国科学家制定国家十二年远景规划，提出实施“863”计划、建立科学基金制度、跟踪研究外国战略性高技术发展、建立中国工程院、发展我国先进核能、建设可持续能源体系等一系列重大建议。中国科学院构建了学部与实体有机结合的战略研究体系，持续深入分析世界科技发展大势，前瞻思考中国经济社会发展和科技进步，提出了《迎接知识经济时代，建设国家创新体系》、《创新促进发展，科技引领未来》、《创新2050：科学技术与中国的未来》、《科技发展新态势与面向2020年的战略选择》等战略研究报告，在国家发展的关键时期提出了应对挑战的系统科学建议和系统解决方案，从而引领了中国科技发展的方向。
如今的中国科学院，集科研院所、学部、教育机构于一体，确立了“民主办院、开放兴院、人才强院”的发展战略，以及“三个面向”“四个率先”的办院方针。全院共拥有12个分院、100多家科研院所、3所大学（与上海市共建上海科技大学）、130多个国家级重点实验室和工程中心、270多个野外观测台站，承担20余项国家重大科技基础设施的建设与运行，正式职工7.1万余人，在学研究生6.4万余人。建成了完整的自然科学学科体系，物理、化学、材料科学、数学、环境与生态学、地球科学等学科整体水平已进入世界先进行列，一些领域方向也具备了进入世界第一方阵的良好态势。在解决关系国家全局和长远发展的重大问题上，已成为不可替代的国家战略科技力量。一批科学家在国家重大科技任务中发挥了关键和中坚作用，并作为我国科技界的代表活跃在国际科技前沿。
在实施创新驱动发展战略、建设创新型国家的新时期，中国科学院启动实施“率先行动”计划，正以高度的责任感和紧迫感、自觉性和坚定性，贯彻“立足当前，着眼未来，既面向国家重大需求做出创新贡献，又面向世界科技前沿追求学术卓越，以深化改革促进创新发展，以重点突破带动整体跨越”的指导思想，前瞻谋划，系统设计，积极思变，主动改革，以点带面，蹄疾步稳，努力实现“四个率先”的目标。
着眼国家“两个一百年”的战略目标，“率先行动”计划将实施“两步走”发展战略：
第一步是到2020年左右，即建党100年时，高质量完成“创新2020”各项任务，基本实现“四个率先”目标，在我国实施创新驱动发展战略、建设创新型国家中发挥国家战略科技力量应有的骨干引领作用。
第二步是到2030年左右，全面实现“四个率先”目标，为在新中国成立100年，也是中科院成立100年时，把我国建成世界科技强国奠定坚实基础，为实现中华民族伟大复兴的中国梦提供有力支撑。
