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。50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。

过程工程所面向国家过程工业战略需求，面向世界过程工程科技前沿，针对制约过程工业发展的共性科技问题，提出了“过程工业绿色化与信息化”的发展战略和“一个核心、四个层次”的科研布局，即以时空多尺度结构为核心，突破关键性科学难题；在共性问题和方法学、数据信息和实验计算平台、工艺和过程调控、工程应用四个层次，系统研究与发展过程工程科学，形成资源高效清洁转化和产品高值化制备的过程工程平台。“一个核心”与“四个层次”是有机、开放的整体，旨在落实战略目标，突破科研—开发—设计—工程/分离的体制机制障碍，促进实验室成果产业化，输出高效清洁的物质转化新工艺、新过程/新设备和集成技术，带动过程工业的技术升级换代和生产模式根本变革。

过程工程所现有生化工程国家重点实验室和国家生化工程技术研究中心（北京）、多相复杂系统国家重点实验室、湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室、中国科学院绿色过程与工程重点实验室以及过程工程研发中心、生物质研究中心等科研机构。

截至2011年年底，过程工程所共有在职职工621人。其中科技人员466人、科技支撑人员84人，包括中国科学院院士4人、中国工程院院士1人；研究员66人，副研究员114人；国家海外高层次人才计划（千人计划）入选者1人、国家杰出青年基金获得者6人、中国科学院“百人计划”入选者19人。过程工程所是国务院学位委员会批准的首批博士、硕士学位授予单位之一，设有“化学工程与技术”一级学科和材料学、环境工程两个二级学科博士研究生培养点，并设有1个一级学科博士后流动站。现有博士生导师42人、硕士生导师55人，博士研究生200人、硕士研究生228人，在站博士后30人。

中国颗粒学会挂靠过程工程所，所内主办《过程工程学报》、《颗粒学报》（PARTICUOLOGY）和《计算机与应用化学》三个学术期刊。