理化所是在1999年6月由感光所、低温中心、化学所工程塑料中心和北京晶体中心四个单位组合而成旳，理化所组建时的主体是感光所和低温中心。但是，不要说理化所的绝大多数人不熟知感光所的历史，就是原感光所的绝大多数人也不知道建设过程中的曲折而又有趣的历史。

感光所的前身是化学所的第三（有机化学）和第六（催化）研究室。在改革开放前，研究所及研究室各项工作的实际负责人都是副所长和研究室副主任，他们都由相应级别的党的负责人兼任。化学所的第三和第六研究室同属一个党支部，共由一位支部书记兼副主任领导和管理，故更多地被简称为三六室。

1964年原中科院大连化物所党委书记白介夫调任化学所负责人，他很快就根据当时国家需要，对化学所科研工作进行大刀阔斧地改革。首先组建了化学所科研工作的三条龙，即感光材料、原子能化学与高分子化学三个重点研究方向。为加强感光材料研究力量，又将第四（高分子化学）研究室以杨承淑为首的研究组和第五（元素高分子）研究室以蒋丽金为首的研究组并入三六室。这样，从1964年底开始，扩大了的三六室就开始了感光材料的研究工作。1965年，三室与应用技术较为密切的二、四两个研究组合并到成都有机所。此后，三室与六室实际上已成为一个研究室。

感光所故事并没彻底结束。因为在那个时代，中国的科技体制还在很大程度上受苏联的影响，苏联科学院那时还是有感光所的。于是，化学所三六室以1950年代留苏归国科技人员为主的一批科技中坚骨干人员还在策划成立感光所的事宜，并得到了化学所与中科院的支持。自1971年起，三六室就不断扩大队伍，陆续调入一批科研人员与管理干部。1973年，由当时的国务院副总理李先念签字，正式决定成立中科院感光化学研究所。在那个经济困难的年代，国家还决定一次性拨款1050万元做为建所经费。因经费超过1000万元，已属于国家重点建设项目。1973年11月6日国家计划委员会发布文件开始感光化学研究所筹建工作，又于1974年1月7日发出通知，感光化学研究所将在1975年1月1日正式成立。

1974年，中科院在北郊大屯路拨出55亩空地作为感光所的新址，开始进行基建。

1977年感光所建设工作基本完成，全所科技人员及管理部门从1977年10月起陆续从化学所及其它地点搬至北郊新址。

在感光所基建的同时，于1975年1月1日在行政上从化学所脱离，正式成立。按当时文革形成的管理体制，1975年中科院任命的感光所第一届领导班子是以行政干部和年轻大学毕业生为主的五人领导小组。

随着1976年文革的结束，感光所的领导班子也由中科院领导适时进行了调整，曹怡先后任常务副所长（所长缺任）和所长，感光所也开始实行所长负责制的领导与管理模式。在曹怡所长领导下，感光所也很快从单一的感光化学研究发展为拥有光化学、感光化学以及胶体和界面化学三个主要研究方向及约四百人在职职工编制的中科院中型研究所。

到1999年6月，以感光所和低温中心为主体组建中科院理化技术研究所截止，感光所存在了大约25年。