北京时期（1958-1962）

1958年1月8日，中央决定成立第三机械工业部九局。2月，改称二机部九局。

1958年7月，经中央批准，开始建设定名为221厂的核武器基地，厂址选定青海海晏县金银滩。

1958年10月10日，二机部党组决定成立北京第九研究所；28日，启用“北京第九研究所”公章，该日被定为建院纪念日。

青海221基地时期（1963-1968）

1963年3月，在221基地具备了科研、生产、生活的基本条件之后，集中在北京的科研人员放弃首都的优越生活、工作和学习环境，陆续迁往大西北，创造了中国“两弹”的辉煌业绩。

1964年2月，二机部党组批复，将九局、九所机构撤销后成立“二机部第九研究设计院”；221基地为“221研究设计分院”。

1964年10月16日，中国第一颗原子弹爆炸成功。

1965年3月6日，九院机关和221分院机关合并，院领导机构转到221基地。

1967年6月17日，中国第一颗氢弹爆炸成功。

1967年12月17日，国务院、中央军委决定，九院转归军队系统，由国防科工委领导。

1968年2月，被授予军队番号为“中国人民解放军第九研究院”。

四川山区时期（1969-1990）

1965年5月，中央专委会批准建设代号为“九〇二工程”的核武器研制基地，分布在四川省的山区。

1969年10月，九院开始由青海搬迁至四川九〇二地区。

1973年7月，国务院、中央军委决定，取消九院军队番号，仍划归二机部建制。12月，二机部决定九院使用“第二机械工业部第九研究院”名称。

1982年5月，二机部改名为核工业部，九院名称变更为“核工业部第九研究院”。

1985年1月，经上级主管部门批准，九院对外名称使用“中国工程物理研究院”。

1987年6月，国务院、中央军委批准撤销青海221厂。

1988年4月9日，全国人大决撤销核工业部，成立核工业总公司，九院名称改为“核工业第九研究院”。

四川绵阳时期（1990-至今）

1983年9月，国务院、中央军委决定对九院建设布局进行调整，相对集中到绵阳，在四川绵阳开始建设新的科研基地，工程代号为“839工程”。

1990年2月，国务院、中央军委决定调整中物院管理体制，由国防科工委归口管理，在国家计划中单列户头，成为相对独立的国防科研事业单位。同年，开始逐渐向新基地绵阳科学城（839工程新区）调整搬迁。

2000年12月，国务院、中央军委下发国发40号文，调整国家相关部委对中物院管理的分工。