中国科学院广州分院筹备于1956年，成立于1958年12月，1961年与武汉分院合并成立中国科学院中南分院，1969年中南分院撤销。1978年5月复建广州分院，同年，成立广东省科学院。中国科学院广州分院、广东省科学院（以下简称“两院”）实行二块牌子一套人马的领导体制。现有在职职工2638人。其中中国科学院院士4人（含兼职）；俄罗斯科学院外籍院士1人；国际欧亚科学院院士2人；国际欧亚科学院通信院士1人。近年来，充分利用中科院招聘百人计划的机遇，两院招聘“百人计划”人才17名，同时积极申报国家杰出青年科学基金，已获资助的有6名。

至2011年底，两院职工总数4269人。其中：中国科学院院士1人、中国工程院院士1人、俄罗斯科学院外籍院士1人、国际欧亚科学院院士4人；从事科技活动3786人；具有高级专业技术职称的1077人，具有博士学位的1156、硕士学位的1136人。

两院形成了九大研究方向：热带海洋资源、环境与生物，热带亚热带植物、动物与微生物，华南生态建设、污染治理与可持续发展，新能源与可再生能源，生物医药与健康，先进制造与技术集成，农业生态与适用技术，信息工程与技术，新材料。

两院拥有国家级和省部级重点实验室36个，其中：国家重点实验室4个（1个为合作建设）、国家工程实验室1个（合作建设）、中科院重点实验室12个、省级重点实验室14个、广东省公共实验室5个。建有野外工作站（台）24个，其中国家重点台站7个。拥有各具特色的科普基地13个、海洋科学考察船3艘。图书期刊总藏量100多万册。

两院拥有硕士学位培养点40个，博士学位培养点23个，全日制专业学位工程硕士培养点20个、博士后流动站4个，博士后工作站2个，已形成以培养理论研究为主、以应用基础为辅的研究生培养体系。2011年在学研究生1925人。

1978年以来，两院取得科技成果3021项，其中获得省部级以上科技成果奖879项。2006-2012年，两院获国家自然科学奖一等奖1项、二等奖3项，国家科技进步奖二等奖7项，国家环境保护科学技术一等奖1项，国家专利优秀奖2项。

两院与广东、广西、海南三省（区）等30个地市政府或科技部门签订了长期稳定的科技合作协议。在佛山、深圳、广州、东莞建立了产业技术创新与育成中心，在惠州、柳州等地建立了7个技术转移中心。2009年起中科院与广东省实施全面战略合作，2009-2011年实施合作项目1126项，累计新增产值782亿元，新增利税121.5亿元。

1956年4月19日，成立中国科学院广州分院筹备委员会。

1958年12月29日，正式成立中国科学院广州分院。

1961年1月25日，广州分院与武汉分院合并成立中国科学院中南分院。

1969年12月30日，中国科学院中南分院被撤销。

1978年5月23日，恢复建设中国科学院广州分院。

1978年1月5日，成立广东省科学院。

中国科学院广州分院和广东省科学院机关合署办公，实行“两块牌子，一套机构”的管理模式。?

分党组书记、院长：陈广浩

副院长、分党组成员：孙龙涛

分院纪检组组长、分党组成员，分院直属机关党委副书记、纪委书记：孙秀锦

1、杜国庠（院长、党组书记，任职时间1958.9-1961.1）

2、李尔重（院长、党组书记，任职时间1961.1-1962.12）

3、李达（院长，任职时间1963.1-1964.8）

4、肖洪达（党组书记，任职时间1963.12-1964.7）

5、陈志彬（党委书记，任职时间1964.7-1968.8；革委会主任，任职时间1968.9-1969.4）

6、梁嘉（院长、党组书记，任职时间1978.1-1984.1）

7、吴文（院长，任职时间1984.1-1986.9）

8、于侃（党组书记，任职时间1984.5-1986.9）

9、卢钟鹤（院长，任职时间1986.9-1988.4）

10、张经炜（党组书记，任职时间1986.9-1989.8）

11、谢先德（院长，任职时间1988.4-1997.12）

12、耿安松（院长，任职时间1997.9-2001.9；党组书记，任职时间1997.9-2000.6）

13、杨新潮（党组书记，任职时间2000.6-2005.11）

14、陈勇（院长，任职时间2001.9-2012.7）

2021年9月2日，中国科学院广州分院文体协会被国家体育总局授予“2017-2020年度全国群众体育先进单位”称号。

2023年9月，中国科学院广州分院省科院南片侨联获评＂全国侨联系统先进组织”。