中科院广州分院于1956年筹建，1958年12月成立。1961年广州分院与武汉分院合并成立中南分院。1969年中南分院撤销。1978年5月恢复广州分院。广州分院为中科院机关派出机构，联系中科院在广东的南海海洋研究所、华南植物园、广州能源研究所、广州地球化学研究所、广州生物医药与健康研究院、深圳先进技术研究院、广州化学有限公司、广州电子技术有限公司，在湖南的亚热带农业生态研究所，在海南的深海科学与工程研究所。此外，依托广州分院的非法人单元有4个：中科院广州产业技术创新与育成中心（广州中科院工业技术研究院）、中科院佛山产业技术创新与育成中心（佛山中科院产业技术研究院）、中科院云计算产业技术创新与育成中心、中科院广州技术转移中心。在深圳、东莞、江门、惠州等地，建成和在建、拟建有5个国家重大科技基础设施建设项目，如中国散裂中子源工程、江门中微子实验项目等。