1959年5月，为深入研究西北干旱环境的解决方案，在兰州诞生了中国科学院兰州高原大气物理研究所，其根基源于兰州地球物理观象台，其早期是中科院地球物理所兰州分所的延伸。
1962年，该所与冰川冻土研究所合体，成立了中科院云雾物理冰川研究所，随后，又拆分为兰州地球物理研究所和冰川冻土研究所，进一步深化了专业研究领域。
1974年，兰州地球物理研究所再次重组，拆分为现在的兰州高原大气物理研究所和兰州地震研究所，标志着研究方向的细分与深化。
面对中国科学院“知识创新工程试点”的战略部署，1999年6月，兰州冰川冻土研究所、兰州沙漠研究所和兰州高原大气物理研究所进行了重大的机构调整与学科融合。在保留各自特色学科的基础上，这些机构合并为中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，标志着一个全新的研究时代开始。
这次整合不仅强化了研究领域的交叉融合，也为西北地区的环境与工程研究提供了更广阔的发展平台。