1948年12月1日，东北行政委员会接管原伪满大陆科学院，组建东北工业研究所。

1949年9月，更名为东北科学研究所。

1952年8月，归属中国科学院，改称中国科学院长春综合研究所。12月，中国科学院物理化学所自上海北迁长春。

1954年6月，中国科学院决定，将长春综合研究所的化学部分与北迁长春的中国科学院物理化学所合并，组建中国科学院应用化学研究所。

1960年12月，经中华人民共和国国家科学技术委员会决定，在长春应化所建立“超纯物质及稀有元素分析测试基地”。

1978年12月，中国科学院吉林应用化学研究所更名为中国科学院长春应用化学研究所，直属“中国科学院”。

1988年，中国科学院长春应用化学研究所成立长春应用化学科学科技开发公司，负责所内开发实体的管理。

1990年，经中华人民共和国国家科学技术委员会批准成立了国家电化学和光谱研究分析中心。

2009年6月，中国科学院长春应用化学研究所、河南汉威电子股份有限公司传感器联合工程中心成立。

2014年8月，依托中国科学院长春应用化学研究所的中国科学院合成橡胶重点实验室获批成立。

2016年3月，中国科学院长春应用化学研究所申报的吉林省绿色化工工程实验室被批准认定为吉林省省级工程实验室。

2018年5月，中国科学院长春应用化学研究所“环保高分子材料开发与应用国家地方联合工程研究中心（吉林）揭牌成立。

2021年11月，中国科学院长春应用化学研究所与巴斯夫公司举行了云端签约仪式暨“可持续材料联合实验室”揭牌仪式。