中国科学院心理研究所的前身是中央研究院心理研究所。1928年，在中央研究院院长蔡元培先生的倡导下，由我国老一辈心理学家唐钺（1891-1987）先生负责筹备，1929年在北平正式成立了中央研究院心理研究所，唐钺为首任所长，所址先在东城新开路35号,后迁东诚芳嘉园1号。建所初期，主要研究动物学习和神经解剖。1933年心理研究所南迁上海，由汪敬熙（1893-1968）先生任所长。1934年又迁至南京。1935年心理研究所与清华大学心理系合作,增设了工业心理学研究。1937年抗日战争爆发，心理研究所一直在迁徙途中，先经湖南南岳至广西阳朔、桂林，再到贵州贵阳,1940年至桂林南雁山村才稍为安定，并恢复研究工作，主要研究胚胎行为发展问题。1944年再迁至重庆北碚。1945年抗日战争胜利，次年9月迁回上海（岳阳路320号）。1948年后，继续抗战期间所作的胚胎行为发展和两栖类蝌蚪脊髓机制的研究，并恢复战前所做的哺乳类动物行为与神经系统的研究。1949年上海解放，心理所停办，研究所人员并入中央研究院医学研究所 (岳阳路320号)。心理所曾先后出版心理学专刊十期；丛刊第一卷4期（1932-1934年）和第二卷（1936年）。此外，心理所的论文多在中国生理学杂志或在美国生理学及神经学杂志上刊载。心理所的研究工作20多年来虽然遭到战火的影响，却奠定了中国生理心理学和工业心理学的基础，并对解放后中国科学院心理研究所的建立产生了影响。

1949年中华人民共和国成立。1949年组建了中国科学院。1950年，在郭沫若院长和丁瓒先生的支持下筹建中国科学院心理研究所，成立了心理研究所筹备处。筹备处主任：陆志韦；副主任：丁瓒、曹日昌、陈立；委员：潘菽、唐钺、孙国华、周先庚、臧玉洤、卢于道、沈乃璋、林传鼎。8月，成立了中国心理学会筹备委员会，挂靠在心理所筹备处。

1951年3月2日，政务院批准成立中国科学院心理研究所，任命曹日昌为所长，12月7日心理研究所正式成立，所址设在北京西城东观音寺10号。建所前后，开展了中小学奖励与惩罚的研究，搜集了国内儿童身心发展的常模资料，进行了托儿所调查、儿童身心发展因素的研究以及心理学名词编译工作等。1953年心理所更名为“中国科学院心理研究室”,曹日昌为室主任、丁瓒为副主任。1955年心理所设动物、感知、思维、个性四个研究组，进行知觉心理研究；根据巴甫洛夫学说进行动物行为（条件反射）研究，两种信号系统和神经类型研究。1956年中科院心理研究室扩大，将南京大学心理系并入心理研究室，恢复所名 “中国科学院心理研究所”，潘菽任所长，曹日昌、丁瓒任副所长，同时成立了所学术委员会。所址迁至西城端王府夹道7号。1957年心理所开展劳动心理学研究。同年，潘菽所长率团赴民主德国访问柏林洪堡大学心理研究所，并顺访苏联科学院心理研究所。

1958年心理研究所调整了研究方向，将原有的四个研究组改成联系教育、劳动和医疗实际的三个研究组，进行教育心理、劳动心理、航空心理、医学心理方面的应用研究，同时也开展了生理机制的研究和动物心理的研究，从而推动了应用心理学的发展。1961年心理研究所将原有的三个研究组扩大成四个研究室:教育心理研究室、劳动心理和航空心理研究室、医学心理研究室、脑电和脑模拟研究室。1963年心理研究所进行“三定”（定方向、定任务、定人员），加强了基础理论研究，并增加心理过程记忆、思维方面的研究。

1966年后心理研究所经历10年文革动乱的浩劫。1968年科研工作完全停顿，全所人员下放湖北干校。1970年心理研究所被撤销。直到1972年，心理所科研人员从干校回京，西城端王府夹道所址已被其它单位占用，在临时实验室条件下逐步开展了儿童心理发展、视觉、听觉、记忆、人工智能、航空工程心理、病理心理和生理心理等方面的研究，还增加了对心理学基本理论问题的研究。

1976年文化大革命结束。1977年6月国务院做出“恢复心理研究所是很必要”的批示。从此，心理研究所正式恢复，潘菽任所长、徐联仓任副所长，科研工作回到正轨。这时，中国科学院心理研究所是全国唯一的心理学研究机构，起着团结全国心理学界的作用，它担负恢复组建中国心理学会的工作。1976年8月由心理所主持,在北京平谷召开了全国心理学学科规划座谈会，来自全国各地的代表在会上拟定了规划草案。《规划》草案除前言外，共分四部分：1.外国心理学概况；2.奋斗目标；3.研究项目；4.实现规划的措施。在研究项目中又分为心理学基本理论、感觉与知觉、思维与记忆、心理发展、生理心理、教育心理、工程心理、医学心理研究等八个方面。在每个方面均按国内外概况、三年计划、八年规划和23年设想安排。这是一个比较详细和全面的心理学学科发展规划。它促进了我国心理科学事业的恢复和发展。各心理学单位争取已转业的同行归队，恢复已停办的教研室，重新开展实验研究。

1976年11月中国心理学会恢复活动。中国心理学会经国务院批准于1979年7月申请加入国际心理科学联合会。1980年5月心理所组团去德国参加第22届国际心理学大会（纪念冯特创建世界第一个心理学实验室100周年大会）。大会期间，陈立和荆其诚代表中国心理学会出席国际心理科学联合会代表大会，会上一致通过接纳中国心理学会加入国际心联，成为其第44个国家会员。这标志着中国心理学迈出国门走向世界。

1980年7月，心理研究所由文革前的四个研究室扩建为六个研究室，包括发展心理研究室、感知觉研究室、生理心理和病理心理研究室、心理学基本理论研究室、工程心理研究室、情报研究室。1983年心理所领导班子换届，徐联仓任所长、荆其诚任副所长。潘菽为名誉所长。1986年研究所确定了六个研究室和十四个研究方向。1987年心理所领导班子换届，匡培梓任所长、刘善循任副所长。同年，心理所在朝阳区北沙滩的新建大楼竣工，建筑面积7330平方米，包括办公室、会议室、实验室、研究生楼。1988年心理所正式迁往新所址。1992年匡培梓任所长，凌文辁任副所长，1993年张侃任副所长。1995年张侃任所长；1997年杨玉芳任所长，隋南、赵国胜任副所长。

2002年心理研究所进入中国科学院知识创新工程试点，这给研究所的发展带来机遇与挑战。在二、三期创新工程中，研究所不断调整自身的科技布局，凝练学科目标，明确主攻方向，承担了多项国家重点基础研究发展规划(973)项目、国家自然科学基金重点项目、国家高技术研究发展计划(863)项目，取得一批重要科研成果，并培养了大量的优秀人才。

2004年8月，中国心理学会受国际心联的委托在北京主办第28届国际心理学大会。这是100余年来首次在发展中国家召开的国际心理学大会。荆其诚先生任大会主席，张侃任大会秘书长。心理所的众多人员参加了大会的筹备及会务工作。大会有78个国家的6000余名代表出席，取得了巨大的成功。

2010年心理所领导换届，傅小兰任所长，李安林、张建新、孙向红任副所长 。心理研究所现设有心理健康院重点研究室暨健康与遗传心理学研究室、认知与发展心理学研究室、社会与工程心理学研究室。心理研究所是中国心理学会的挂靠单位，主持学会的日常事务，并与学会合办《心理学报》，主办《心理科学进展》，发行至国内外。

2011年，心理援助工作获得国家民政部颁发的我国政府最高规格慈善奖项“中华慈善奖”。自2008年5月以来，心理所在5.12汶川大地震、4.14玉树地震、8.8舟曲特大泥石流等灾难发生后，展开了科学有序、深入持续的灾后心理援助工作。

2014年购买3T磁共振成像仪，搭建“磁共振成像研究中心”，建成我国心理学科研机构中体量最大、设施最完善、功能最齐全、技术支撑能力最强的实验平台，设备总值近亿元。

2015年，心理所领导换届，傅小兰任所长，孙向红、刘勋、陈雪峰任副所长。2016年3月，选举产生新一届党委、纪委。

2015年，心理所首批进入中国科学院“率先行动计划”四类机构分类改革的特色研究所系列，并于2018年顺利通过特色研究所验收，进入正式运行阶段。

2017年，中国科学院大学心理学系正式成立。心理学系由中科院心理所主办，生物物理研究所和计算技术研究所等共建，傅小兰任主任，刘勋、蒋毅、王力任副主任。心理学系秉承“科教融合、育人为本、协同创新、服务国家”的办学理念，为促进国民心理健康和推动社会和谐发展提供重要知识基础和科技支撑。

2019年，心理所举办心理所纪念建所90周年专题报告会暨青年学术论坛，开展《有记忆、正青春》建所90周年所史资料照片及档案展示活动。同年发布我国首部《心理健康蓝皮书》，受到国内主流媒体的广泛报道、转载和解读，对提升国民心理健康素养、服务国家公共政策制定发挥重要作用。《心理学报》和《心理科学进展》入选“世界学术期刊学术影响力”（WAJCI）Q2期刊，成为中国大陆心理学类期刊中仅有的两本进入WAJCI-Q1/Q2列表的学术期刊。