中国科学院自然科学史研究所专注于科学与技术发展历史及其规律的研究，探讨它们与社会、经济、思想和文化之间的复杂关系，以及科技发展战略。作为国务院学位委员会认可的“科学技术史”一级学科学位授予点，研究所在国内科技史研究领域享有核心地位，并在国际科学史界具有显著影响力。
在传承并发扬中国古代科学与技术史研究的基础上，研究所的战略定位为国家科学思想库的重要组成部分，致力于成为代表国家水平的科技战略发展研究中心和世界知名的研究机构。其学科建设围绕科学技术史、科技战略和科学文化三大核心方向展开。
研究所的研究成果丰硕，成员们已发表约3600篇学术论文和出版400余部学术专著，曾获得多项国家级和中国科学院自然科学奖，以及部委科技成果奖和中国图书奖。近期的亮点包括编纂出版《中国科学技术典籍通汇》和《中国文化通志·科技典》，以及对夏商周断代工程的天文研究、世界著名实验室的研究，以及对科学与技术历史创新的深入探讨等。例如，他们参与了《龙腾》大型系列片的制作。
目前，研究所正积极参与“知识创新”工程的重要项目，如《中国近现代科学技术发展综合研究》（项目编号KJCX2-W6）以及《中国科学技术史》（30卷）和《中国古代技术与传统工艺综合研究》（2系列，共30余卷）等大型研究项目。
在北京城朝阳门内大街，与朝内北小街汇合处路，有一所名为“孚王府” （俗称“九爷府” ，系因清代道光皇帝九子孚郡王奕譓故邸而得名）的清代王府，这便是现今中国科学院自然科学史研究所所在地。中国科学院自然科学史研究所是中国唯一的多学科和综合性的科技史专门研究机构，是世界上少数几个中国科技史的研究中心之一，李俨、仓孝和、严敦杰、席泽宗、陈美东、廖克先后担任过所长（或主要学术负责人）。现任所长为刘钝研究员。