Institut je osnovan 1947. godine, u kontekstu intenzivne industrijalizacije i tehnološkog razvoja u Jugoslaviji posle Drugog svetskog rata. Do danas je prošao kroz više transformacija u pogledu problematike istraživanja i organizaciono-upravljačke strukture. Transformacije instituta uglavnom su bile uslovljene reformama organizacije naučnog rada na nacionalnom nivou i stanjem u privrednim granama sa kojima je institut ostvarivao saradnju.
Oblast istraživanja instituta bila je ograničena na polje mašinstva sve do kraja šezdesetih i početka sedamdesetih godina XX veka, kada se, njegovom reorganizacijom, ona proširuje na sve tehničke nauke (mašinstvo, brodogradnju, aerodinamička istraživanja, građevinarstvo elektrotehniku, tehnologiju i metalurgiju, autonomna električna vozila i industrijalizovanu stambenu izgradnju). Od sredine sedamdesetih godina u Institutu se zapaža sve izraženija orijentacija ka multidisciplinarnim istraživanjima novih materijala i tehnologija – od elektronskih, elektrohemijskih, preko optičkih i katalitičkih, do biomaterijala i farmaceutskih materijala. Aktivnosti u oblasti stambene izgradnje gase se sredinom osamdesetih, a u oblasti brodogradnje posle 2000.
1947–1954. institut u okviru Srpske akademije nauka (SAN) finansiran iz budžeta SAN;
1954–1958. ustanova sa samostalnim finansiranjem, ali SAN i dalje ima osnivačka prava;
1958–1961. naučna ustanova sa samostalnim finansiranjem; SANU ima osnivačka prava;
1961–1968. izdvajanje iz sastava SANU i pretvaranje u samostalnu naučnu ustanovu koja treba da posluje kao privredna organizacija;
1968– SANU ponovo preuzima osnivačka prava; institut posluje kao samostalna naučna ustanova.
Institut tehničkih nauka SANU je akreditovan po članu 31 stav 2 Zakona o SANU (Sl. glasnik 18/2010 od 23.03.2010.). U periodu od 2002. do 2019. organizaciju naučnoistraživačkog rada i administrativnih aktivnosti bitno je odredio sistem projektnog finansiranja naučnog rada u Srbiji.
Direktori Instituta
- Vladimir Farmakovski 1947-1954.
- Dušan Veličković 1954-1963.
- Nenad Zrnić 1963-1981.
- Branislav Bilen 1981-2001.
- Dragan Uskoković 2001-2011.
- Zoran G. Đurić 2011–2021.
- Antonije Đorđević 2021–2022.
- Miloš Tomić 2022-