Институт был основан в Москве в 1943 году как Лаборатория № 2 АН СССР для создания атомного оружия. Игорь Курчатов и его последователи создали новую атомную науку, промышленность страны - наше национальное достояние и залог безопасности. Трудно переоценить уникальность Курчатовского института — научного центра мирового масштаба.
В 1960 году институту было присвоено имя его основателя – Игоря Васильевича Курчатова.
Организованный для решения проблемы создания советской атомной бомбы, Курчатовский институт стал родоначальником множества направлений практически по всему спектру современной науки: атомной энергетики, управляемого термоядерного синтеза, промышленность по разделению изотопов, которые лежат в основе ядерной медицины, диагностики, лучевой терапии и т.д.
Затем настал этап меганауки, строительства ускорителей, синхротронных источников и нейтронных реакторов, была создана уникальная исследовательская база, в полной мере сегодня работающая в Курчатовском институте. В ХХI веке в Курчатовском институте продолжают развиваться как традиционные, так и новые научные направления - атомная энергетика и ядерный топливный цикл; управляемый термоядерный синтез; фундаментальные исследования, информационные технологии и системы; технологии и разработки двойного назначения; биомедицинские технологии и ядерная медицина, нанотехнологии, нанодиагностика и материаловедение. Новым прорывным направлением для Курчатовского института стала конвергенция нано, био, инфо, когнитивных и социогуманитарных наук и технологий. В 2008 году был создан не имеющий мировых аналогов Курчатовский НБИКС-центр, где идут исследования и разработки в области конвергенции современных технологий с "конструкциями" живой природы, создания гибридных систем, технологически воспроизводящих живую систему на основе биоорганического материала.
В 2010 году Курчатовский институт стал первым в стране Национальным исследовательским центром, объединив в себе научно-исследовательский и экспериментальный потенциал ведущих ядерно-физических центров России: ИТЭФ (Москва), ИФВЭ (Протвино, Московская обл.), ПИЯФ (Гатчина, Ленинградская область).
В 2016 году к Национальному исследовательскому центру "Курчатовский институт" присоединились ЦНИИ конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горынина и НИИ химических реактивов и особо чистых химических веществ ("ИРЕА").
Современный Курчатовский институт - один из ведущих исследовательских центров мира, междисциплинарная национальная лаборатория.