История ГосНИИОХТ началась в 1924 году, когда была создана специальная лаборатория для решения вопросов по исследованиям в области химии и соответствующих технологий. В учреждении велись теоретические изыскания и выполнялись практические разработки. В годы войны Институт участвовал в выполнении государственных заказов по производству продуктов органического синтеза. Свое нынешнее наименование НИИ получил в 1966 году. Научные исследования и разработки ГосНИИОХТ стали основой производства важнейших химических продуктов, имевших народно-хозяйственное значение. Здесь велись исследования по производству полихлорвиниловых смол, этилена, акриловой кислоты, капролактама. Впервые в практике НИИ внедрил процесс получения синильной кислоты из метана и аммиака. На базе этих разработок было создано крупное автоматизированное производство. Это позволило государству сделать рывок в развитии сверхзвуковой авиации и новейшей бронированной техники. Коллектив НИИ разработал и внедрил в производство технологии получения фосфорорганических продуктов. Велись исследования по изготовлению негорючих материалов, способных работать в открытом космосе. Одна из разработок- особо чистый тефлон. Институт принимает участие в разработке технологий захоронения отходов атомной промышленности. Одним из первых в стране НИИ стал осваивать методы математического моделирования технологических процессов.