工程热物理研究所的前身系吴仲华先生1956年创建的中国科学院动力研究室，目前已经建设成为应用基础与应用发展研究有机结合的战略高技术研究所，主要从事能源、动力和环境等领域的研究，内容涉及工程热力学、内流气动热力学、燃烧学、传热传质学等学科。
工程热物理研究所始终注意根据国家需求调整科研领域和方向，建所以来，在科研领域和方向上有过两次重大战略调整，即从航空动力向能源与动力（20世纪80年代初）、从能源与动力向能源、动力、环境（20世纪90年代）的调整。围绕能源、动力、环境这三大领域，逐步凝练了IGCC/多联产、燃气轮机、循环流化床技术、可再生能源四个支柱方向和高强度换热、温室气体控制两个主要方向。
建所以来，研究所取得了一系列有目共睹的成绩，如叶轮机械三元流动理论的建立与发展、能源清洁利用的研究等，共获国家级二等和院、部级二等奖以上奖项40余项，国家级三等和院、部级三等奖50余项。
截止到2010年底，研究所有职工242人，其中科研人员230人，有中国科学院院士2人，研究员29人，副研究员53人。具有国家“动力工程及工程热物理”一级学科博士与硕士学位和环境工程二级学科硕士学位授予权，设有国家博士后流动站，有在站博士后10人，在读博士生105人，硕士生135人。2010年，研究所面向国家科技发展需求并结合自身科技发展战略，积极开展人才引进工作针对学科发展方向，招聘重点学科人才23名。
研究所现有八个实验室（研究中心），分别是国家能源风电叶片研发（实验）中心、中国科学院能源动力研究中心、中国科学院先进能源动力重点实验室、中国科学院风能利用重点实验室（与电工所共建）、中国科学院轻型动力重点实验室、循环流化床实验室、推进与动力试验室、总能系统与可再生能源实验室。其中循环流化床实验室还参与了“清洁高效煤电成套设备” 国家工程中心的建设。另有10个与地方、企业共建的研发与工程中心。
2010年，研究所完成了党政领导班子和工会（职代会）换届，同时，研究所围绕“准备年”主题，完成了“十二五”战略规划和“创新2020”方案，制定了新一轮的所长任期目标，为研究所新一个五年做好准备。2010年，研究所争取科研任务67项，总收入1.5亿元，落实合同经费1.17亿元；申报国家发明专利47项，授权发明专利29项；发表论文312篇，其中SCI收录68篇、EI收录143篇。