一、中国科学院四川分院（1958-1962）
1958年3月，中共中央在成都会议上提出《关于在各省、自治区和专区建立科学机构和地质队的意见》。中共四川省委和四川省人民委员会决定筹建中国科学院四川分院（以下简称“四川分院”）。1958年7月１日四川分院筹备处成立，由马识途负责。1958年11月11日，四川省人民委员会下发《关于正式成立中国科学院四川分院的通知》（〔58〕川办字第0722号），并于11月13日召开的四川省科学技术工作跃进会上正式对外宣布成立四川分院。四川分院是四川省的科学研究事业机构，受中科院和四川省双重领导，以四川省为主。四川分院的职责是领导和管理分院所属的科研机构和中科院在川科研机构，负责完成四川省分配的科研计划，协助中科院和四川省科委组织四川省的学术活动和国内外科学联络工作。
1958年7月至1960年，四川分院先后建立了24个研究所，职工2700余人。
1961年，根据中共中央八届九中全会提出的“调整、巩固、充实、提高”方针，四川分院将研究所缩减合并为15个，1962年进一步调整为10个，将民族所、哲学所、林业所、地质所、采矿冶金所、水工所等移交四川省有关部门，保留农业生物、化学化工、物理、电子学、半导体、自动化等研究所，将于1959年改建的四川分院科学技术学校（中专）移交给成都市教育局恢复为成都市十二中。1962年四川分院职工千余人。
1962年，中共中央批准国家科委和中科院党组关于全国地方科学研究机构的调整意见，决定撤销各省分院成立大区分院。1962年8月6日，中共四川省委以（62）字第196号文件批准撤销四川分院。
二、中国科学院西南分院（1962-1970）
1962年7月11日，中共中央西南局下发《中国科学院西南分院的建立和对原四川、云南、贵州三个分院机构精简和调整的意见》（〔62〕67号）文件，成立中国科学院西南分院（以下简称“西南分院”）。西南分院以中科院领导为主，是中科院统管西南地区院属科研单位的派出机构。原分属四川、云南、贵州三个分院的17个研究所调整为8个：西南贵金属研究所、西南技术物理研究所、昆明物理研究所、西南电子学研究所、西南有机化学研究所、贵州化学研究所、西南动物研究所、西南生物研究所。
1963年成立了中科院地理研究所西南地理研究室（1963），1965年成立了西南分院直属厂、重庆土壤室和电子学所西南分所（1966年改名为中科院西南电子学所）。
1966年，为加强三线建设，中科院批准将地理所的部分研究人员和管理干部迁至成都，与西南地理研究室合并成立西南地理研究所。同年，调出地质所的地球化学部分，与贵阳化学所合并为地球化学研究所。到1966年底，西南分院所属研究机构调整为12个。
1966年下半年开始的“文化大革命”使科技事业遭到严重破坏，科研工作几近停止。1967年，西南分院的新技术处（〇四单位西南办事处）由军队〇三单位西南办事处接管。西南技术物理研究所划归国防科委第十五研究院。1968年3月，西南电子学所划归国防科委第五研究院迁往西安，该所的西南计算站划归在成都的国防科委第十一研究院，改名中国人民解放军总字821部队西南计算站，1969年第十一研究院撤销，该站划给五机部合并到岷光机器厂迁至灌县(现都江堰市)。1969年9月，四川省革委会以川革发（68）158号文件批准成立西南分院革命委员会。
1970年7月15日，报经国务院批准，中科院以（70）科学字第19号文件通知撤销西南分院，其机构、人员由所在省市安排。
三、移交四川省管理（1970-1978）
西南分院撤销后，所属的在川研究机构（有机化学所、生物所、地理所、金工厂、图书馆、重庆土壤室）均移交四川省管理。其中，有机化学所、生物所由四川省科技局领导，原单位冠名的“西南”改冠名为“四川”；图书馆与四川省情报研究所合并；金工厂移交给成都市领导，先后改名为成都金工厂和成都无线电八厂，1974年又划归省科技局领导，改名为四川省科学仪器厂；重庆土壤室一部分留西南农学院，一部分合并到渡口市（攀枝花市）农科院由渡口市领导；1971年，经国家计委批准，将迁往灌县的原西南电子学研究所计算站的部分科技人员调回成都，成立四川省计算站。
四、中国科学院成都分院（1978-至今）
第一阶段：科学的春天（1978-1998）
党的十一届三中全会召开以后，广大科技工作者迎来了科学的春天。1977年12月，经中央批准，中国科学院决定恢复成立中国科学院成都分院（以下简称“成都分院”）。成都分院于1978年1月17日正式成立。成都分院是中科院的派出机构，受中科院和四川省双重领导，以中科院为主，其主要任务是：对成都地区院属科研单位党的工作和思想政治工作进行领导；代院加强对科研业务、生产、技术条件、公用事业等进行管理、检查、督促和组织协调；负责成都地区院属科研单位的规划和建设。
成都分院成立后，收回了原西南分院移交给四川省管理的成都化学研究所、成都地理研究所、成都生物研究所、成都计算站、成都科学仪器厂、成都图书馆等6个单位，加上1975年由国防科委划归中科院的光电技术研究所，共有7个院属单位。1978至1981年相继成立了直属成都分院领导的土壤研究室、数理研究室、自然辩证法研究室和分析测试中心，其中自然辩证法研究室于1982年移交给四川省社会科学院，其他三个研究室(中心)在80年代末至90年代初分别移交给成都山地所、成都计算所和成都化学所管理。
第二阶段：知识创新工程（1998-2013）
1998年，中科院启动知识创新工程试点工作。研究所和分院机关相继进行改革。经过调整、优化，光电所、成都生物所、成都山地所、成都文献情报中心先后进入创新序列。2001年成都化学所、成都计算所、成都科学仪器研制中心改制为院直属控股公司，分别更名为成都有机公司、成都信息公司、成都唯实仪器公司。2003年中科院成都教育基地揭牌成立，成为中科院研究生培养的5个教育基地之一。2011年3月，中科院、国务院三峡办、重庆市启动共建重庆绿色智能技术研究院。
第三阶段：“率先行动”计划阶段（2014至今）
2013年7月17日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平视察中科院，提出“三个面向”“四个率先”要求，为中科院发展指明了方向，成为中科院新时期办院方针。
2014年，中科院 “率先行动”计划启动。2014年10月，重庆研究院正式成立。2015年12月，成都分院担任法人单位的“十二五”国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站”获国家发改委批准立项并于2016年8月开工建设。2016年3月，成都唯实公司下属瑞拓公司在新三板上市。2017年7月，中科信息公司在深交所创业板挂牌上市。2018年成都山地所作为特色研究所建设首批试点单位通过验收并正式运行。
2016年10月，位于四川天府新区的成都分院新园区破土动工。2018年5月，国科大、成都市与成都分院签署协议共建国科大成都学院。2017年9月，光电所新园区正式动工。至2021年底，占地3500亩、建设用地1800亩、建筑面积70万平方米的成都分院新园区蔚然呈现。2021年12月23日，成都分院举行“入住新园区启航新征程”仪式，开启入住新园区的新篇章。