1956年9月，根据国务院的规划，中国科学院电子学研究所筹备委员会在中央批准下成立，聚集了来自北京物理所、长春电机所等单位的48位科技人才，他们在西苑大旅社6号楼开始了创业之旅。
1958年7月，研究所迁至中关村，正式启用中关村研究基地，陆续设立了十个研究室，科研活动逐渐活跃起来。
1960年3月，电子所建立了0305工厂，学科覆盖了无线电电子学的大部分领域，员工数量达到2000多人。同年7月12日，经过中国科学院第五次院常务会议的确认，电子学研究所正式成立。
1964年，随着中央的战略调整，电子所进行科研结构调整，将部分声学、电线路等学科的902名职工划出，成立了中国科学院声学研究所和西安空间无线电技术研究所，同时支持了上海光机所等五个研究所的发展。
1965年8月，华东电真空研究所的236名员工并入，电子所专注真空电子学和气体激光研究。70年代末，电子所扩展了研究领域，侧重于通信与电子系统、信号处理等应用研究，转型为多学科综合的电子科学研究所。
自建所以来，特别是改革开放以来，电子所发展迅速，形成了微波成像雷达、微波器件、高功率气体激光技术、传感器与微系统技术以及空间信息处理等领域优势，并在探地雷达和FPGA技术上开辟了新的增长点。
中国科学院电子学研究所是1956年根据国家十二年科学发展远景规划和发展“无线电电子学”等新技术的四大紧急措施而创建的我国第一个综合型电子信息科学研究所。建所以来，经过几代科技工作者的不懈努力，共获得了400多项重大科研成果，其中有100多项分获国家及省、部级特等奖、一等奖和二等奖，发表、出版了大量研究论文和学术专著，为我国经济发展和国防建设做出了巨大贡献。目前，电子所已形成微波成像雷达及其应用技术、微波器件与技术、高功率气体激光技术、微传感技术与系统四个主导领域。