2005年12月25日，中国科学院微生物研究所在天津成立“中国科学院微生物研究所天津工业生物技术研发基地”。
2007年1月27日，中国科学院第一次院长办公会议决定把“中国科学院微生物研究所天津工业生物技术研发基地”改建为“中国科学院天津工业生物技术研究与发展中心（筹）”。马延和任中心筹建组组长。
2008年第10次院长办公会议决定更名为中国科学院天津工业生物技术研究所（筹），为院直属序列科研机构。
2009年3月11日，中国科学院与天津人民政府签署共建“中国科学院天津工业生物技术研究所”协议。
2010年3月7日，中国科学院与天津市签署共建“中国科学院天津工业生物技术研究所”补充协议，建设天津市产业创新与育成中心。
2012年3月31日，中央机构编制委员会办公室批复成立天津工业生物所。
2012年11月29日，天津工业生物所通过验收，正式成为中国科学院序列研究所之一。中国科学院院长、党组书记白春礼，天津市委常委、市委教育工委书记朱丽萍共同为研究所揭牌。
2012年11月29日，以马延和为所长的第一届所领导班子宣布成立。
2013年3月，依托天津工业生物所成立的“天津市生物催化技术工程中心”经专家论证和天津市科学技术委员会主任办公会审议，获批组建。
2013年4月2日，天津工业生物所第一次党员大会隆重举行，大会通过民主选举方式产生了第一届党委和纪委。
2013年5月10日至12日，由中国科学院生命科学与生物技术局、科技部生物技术发展中心、国家发展和改革委员会高技术产业司、中国生物工程学会、天津市科学技术委员会联合举办，天津工业生物所承办的第七届中国工业生物技术发展高峰论坛成功举行。
2013年7月1日，由中国科学院大学主办、天津工业生物所承办的“2013年中国科学院大学新一代生物制造研究生学术论坛”在津召开。
2013年8月8日，马延和所长出席第二届固态酿造产业技术创新论坛暨2013国家固态酿造工程技术研究中心年会，并代表天津工业生物所与国家固态酿造工程技术研究中心签订了科技合作协议。
2013年9月，天津工业生物所被科技部认定为“天津工业生物技术国际科技合作基地”的国家级国际合作基地。
2013年10月30日，科技部发布由天津工业生物所发起的“工业酶产业技术创新战略联盟”被纳入第三批国家试点联盟名单。
