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，60多年来，研究所围绕国家重大战略需求，聚焦工程热物理领域的重大科技问题，致力于能源、动力领域的应用基础研究、关键技术攻关和系统集成，不断夯实“能源科学技术”和“航空宇航科学与技术”学科基础，打造能源、动力领域国际知名的一流研究所，共获国家级、省部级奖项100余项，为我国能源动力的可持续发展做出了重要贡献。
研究所面向能源领域清洁低碳、安全高效和动力领域自主可控、快速发展的重大需求，围绕先进动力装备、分布式能源系统与储能、高碳能源低碳燃烧利用、高空长航时无人机技术及应用等领域布局4个主攻方向，围绕氢能转化利用、超临界二氧化碳布雷顿循环热-功转换、高适应性热功能新材料与器件、智能网络巡飞系统、空间系统及微重力燃烧等领域布局5个新兴前沿方向和未来技术，支撑国家能源结构低碳转型和动力装备跨越发展。共设有12个研究单元，8个国家级重点实验室（中心），6个省部级重点实验室。
研究所全国重点实验室建设取得历史性突破。其中，“轻型涡轮动力全国重点实验室”稳步建设，建立健全实验室组织管理架构。“长时规模储能重点实验室”获中国科学院党组批复筹建。牵头建设“高效低碳燃气轮机试验装置”、“‘仲华’热物理试验装置”两项国家重大科技基础设施项目。承担了多项国家重大科技项目，取得了包括总能系统、航空发动机、先进压缩空气储能等多项创新成果。
研究所争取科研经费不断突破新高，重大重点项目稳步推进。2023年，研究所共承担国家重大科技基础设施、国家重大专项、重点研发计划等各类项目300余项，全年到位经费17.51亿元。
研究所以科技创新发展目标为导向，加强国家战略人才力量建设，坚持党管人才，持续优化人才环境，努力建设结构合理、规模适度、创新能力强、具有国际竞争力的科技创新队伍。截至2023年底，共有职工525名，其中专业技术人员487名，含中国科学院院士3人，高级岗位人员224人。具有国家“动力工程及工程热物理”、“航空宇航科学与技术”博士与硕士一级学科学位授予权，“环境科学与工程”、“能源动力”硕士学位授予权，在读博士生180余人、硕士生280余人，与各高校联培生170余人；是中国科学院大学航空宇航学院的牵头建设单位；设有国家博士后流动站，现有在站博士后30余人。
研究所具有深厚的国际合作基础，与美国、英国、加拿大等10余个国家和地区的知名高校和研究机构开展了广泛的合作与交流。是国际内流气动热力学会议（isaif）、国际吸气式发动机会议（isabe）、亚洲燃气轮机会议（acgt）、亚洲推进与动力联合会议（ajcpp）、世界储能技术大会（wesc）等国际会议的发起单位。近年来，先后举办了十余场重要国际会议，是国际储能技术与产业联盟的秘书处所在地。
工程热物理研究所是中国工程热物理学会的挂靠单位，是专业学术期刊《工程热物理学报》和journal of thermal science（热科学学报）的主办单位。
