创建于1958年，在国家计划中单列户头，是以发展国防尖端科技为主的理论、设计、生产的综合体。科研基地主体坐落在四川省绵阳市市区涪江之畔，占地5.6平方公里，建筑面积近200万平方米，是一座建筑规模宏大、设施齐全、文明美丽的现代化科学城。在北京、上海、深圳、成都等地设有科研分支机构或办事机构。中物院拥有12个研究所，2个新型科研中心，100余个科研室和30多个生产车间及3万多台(套)各类先进设备仪器。主要从事力学与凝聚态物理，核物理，等离子体与激光技术，工程与材料科学，电子学与光电子学，化学与化工，计算机与计算数学等科学领域的研究及应用。已形成了专业门类齐全、先进设备和技术保障能力相配套的科研生产基地。
中物院现有在职职工23000人，拥有各类专业技术人员近1万人，技能人员近9000人。中科院院士11名，工程院院士11名；“两弹一星”功勋奖章获得者：于敏、王淦昌、邓稼先、朱光亚、陈能宽、彭桓武、郭永怀、周光召、程开甲等杰出科学家都曾经担任我院的重要领导工作；入选国家“百千万人才工程”第一、二层次人选30名，国家“千人计划”专家9人；国家级有突出贡献的中青年专家19名， “国家杰出青年基金获得者”6人。
中物院现有7个国防科技重点实验室。院研究生部面向全国招生,有5个一级学科、16个二级学科具有博士学位授予权和25个二级学科具有硕士学位授予权；有物理学、数学、核科学与技术、力学4个博士后流动站，涉及等离子体物理与理论物理及粒子物理以及原子核物理、凝聚态物理、应用数学、计算数学、核技术及应用、核燃料循环与材料等学科专业。近年来先后与40多个国家和地区开展了学术交流活动，派出留学人员和访问学者共2500余人次。