工程热物理研究所成立于1980年，前身是国际著名科学家吴仲华教授于1956年创立的动力研究室，1960年曾与力学所合并建制。现有职工174人，其中专业技术人员147人，有中国科学院院士2人，研究员(包括正研级高级工程师)25人，副研究员、高级工程师等40人，中级科技人员 67人。具有硕士、博士学位授予权，并设有国家博士后流动站。
工程热物理研究所主要从事能源高效转换与环境研究，其中包括工程热力学，内流气动热力学，燃烧学，传热传质学等分支学科。它的科技发展战略是面向新世纪科技进步的挑战，发展工程热物理前沿、新兴与交叉学科，在国家能源、动力、环境领域中发挥关键的科学与技术支撑作用，为基础科学知识创新、国家战略目标需求和人类社会可持续发展做出贡献。它以高技术研究与发展型研究所定位，是一个应用基础、应用与开发研究有机结合的综合型研究所。
多年来，经过全所职工的共同努力，在三元流动理论的建立与发展、全三维粘性定常和非定常叶轮机械内部流动与设计系统研究、总能系统和新型能源动力系统开拓、劣质固体燃料洁净高效燃烧、超常条件传热传质、城市固体废气物处置与综合利用等方面均取得了一系列成绩。获得了国家级三等和院部级二等奖及以上共40余项，国家级四等和院部级三等奖共60余项。
工程热物理所已建成动、静态叶轮机械和叶栅实验台，冷、热态燃烧实验装置，以及传热研究与技术开发的各种实验设备，并不断地更新先进的测试仪器。1996年1.5 M W循环流化床热态实验装置正式投入运行，1997年建成湿化技术与多相流实验装置，改建了跨音速压气机实验台，发展了跨音速风洞实验台试验件，建成TS系列新型太阳能集热管实验设备，并初步形成了超急速传热实验室。微重力落塔实验装置还对扩展落塔功能进行了成功的探索。
“九五”期间，研究所顺利实现了80年代、90年代部署的能源、动力和环境领域研究与发展战略目标，在国家攀登项目、汽轮机组改造技术、循环流化床燃烧技术、城市固体废弃物处理与综合利用技术等方面取得了令人瞩目的成绩，带动和支撑了国家相关基础产业的技术升级和产业转型。工程热物理所作为主要技术依托单位，以参股方式组建的北京全三维动力工程有限公司已成功地完成了国产200MW等十多种汽轮机老产品现代化改造和新产品开发，已改造老汽轮机组60余台，并获得2000年度国家科技进步二等奖。循环流化床燃烧技术已形成了基于全新技术方案及创新工作流程的技术研发体系，实现了研发过程集成化和流程化。新型75t/h和130t/h循环流化床锅炉的商业运行是对新型技术体系和研发模式的成功检验，为大型化提供坚实的技术基础。其中130t/h循环流化床锅炉为国家经贸委示范项目。2000年通过竞标取得了410t/h循环流化床锅炉商业项目，该工程被列为国家经贸委示范项目。目前已得到国家“十五”科技攻关的支持开展循环流化床锅炉大型化的研发工作。在城市固体废气物处置与综合利用方面，研究所开发的焚烧、湿解制肥、填埋气消纳及利用、尾气净化等多项技术已成功地应用于示范项目中，实现了与社会生产要素结合的产业化进程新机制，其中尾气净化技术已列入国家“十五”科技攻关计划。
在中国科学院知识创新工程精神指导下，为实现研究所的科技发展战略，2001年工程热物理所在科学目标凝练、体制改革和机制转换、人才培养和吸引等方面进行了深化改革。(1)在能源、动力、环境三大面向领域以国家重大需求为目标，学科布局围绕高效洁净能源动力系统、先进燃烧技术、超常条件传热传质、航空航天热物理、环境能源等五个方向凝练目标，在此基础上重新组建5个研究部，更加强调“工程热物理”各分支学科以及与其他学科的交叉与综合；(2)完成了科研管理系统的结构调整，实现了定期轮岗、合理流动、严格考核的用人制度，同时组建了由物业服务中心和网络信息中心组成的支撑服务系统，运行机制实施严格独立核算、自收自支、有偿服务的管理办法；(3)在分配机制方面已全面实施了“基本工资＋岗位工资＋绩效津贴”的三元结构工资制度；(4)在全员合同聘用制基础上，坚持“按需设岗，公开招聘，择优聘任，契约管理”的原则，已逐步开始实施“开放、流动、竞争、择优”的用人机制；所办公司改制工作已按照创新工程的要求全面完成；(5)在创新文化建设方面制定了研究所的创新文化建设规划和具体的实施方案。完成了研究所科研办公楼、实验楼、研究生宿舍的装修改造，研究所视觉识别系统的设计，员工手册，规章制度的汇编；(6)在人才引进和培养方面，1996-2001年该所在“能源与环境工程热物理”、“循环流化床燃烧能源利用技术”、“能源动力与总能系统”、“高效洁净能源动力系统热功转换”和“超常传热”学科方向从海内外招聘了6名年轻学者进入中国科学院的“百人计划”。
目前工程热物理研究所已与世界许多国家与地区政府以及相关研究机构和企业建立了合作关系，其中包括与美国、德国、比利时、日本、希腊、波兰、韩国、香港等的多项合作项目。同时工程热物理所也是中国工程热物理学会的挂靠单位，设有学会的办事机构学会秘书处。主办编辑国内外公开发行的《工程热物理学报》（双月刊）、英文刊物《热科学学报》（季刊）。由该所或学会主办、协办“能量系统热力学分析和改进国际会议”、“内流气动热力学实验与计算国际会议”、“国际流体机械与流体工程学术会议”、“多相流国际会议”、“国际热管会议”、“亚太地区燃烧与能源利用国际会议”等。
