1970年代以後，因雷射與同步輻射光等技術之迅速發展，促使有別於傳統理化領域的原子與分子科學研究工作成為一新興研究領域。有鑑於此，本所自民國七十一年設立籌備處於台灣大學校園內，並於八十四年正式成所。 本所研究範圍涵蓋化學、物理、光電等領域，並分為「尖端材料與表面科學」、「原子物理與光學」、「化學動態學與光譜」、「生物物理與分析技術」等四個研究群組；更與台大、清大、交大、陽明、台師大、中央、中興、東華等大學之物理、化學、電機系所合聘多名研究員，以加寬加深研究能量。
