2011年7月5日，时任中共中央政治局常委、国务院副总理李克强视察合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）。

2016年4月26日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平到中国科大考察，并视察了合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）自旋磁共振实验室。

2017年11月21日，国家科技部门下发通知（国科发基[2017]358号），正式批准组建包含合肥微尺度物质科学国家研究中心在内的6个国家研究中心。

2018年3月23日，合肥微尺度物质科学国家研究中心建设运行实施方案通过科技部基础研究司组织的专家认证。

国家研究中心是适应大科学时代基础研究特点的学科交叉型国家科技创新基地，是国家科技创新体系的重要组成部分。为深入学习贯彻党的十九大精神，加强基础研究和创新能力建设，依据《国家科技创新基地优化整合方案》的任务要求，科技部会同有关部门启动国家研究中心组建工作。根据专家论证意见，经研究，决定批准组建北京分子科学等6个国家研究中心。

微尺度国家研究中心聚焦未来信息、新能源和生命健康等重大创新领域，以纳米科技、生物科技、信息科技和认知科学的多学科交叉创新为导向，开展微尺度物质体系的基础和应用基础研究，汇聚一流创新资源，完善协同创新体制机制，抢占科学研究制高点，打造原创成果策源地，在微尺度物质科学领域成为代表国家水平、体现国家意志、承载国家使命的科研与人才培养基地。

微尺度国家研究中心通过整合物理、化学、材料、生物和信息这五个一级学科的研究力量，在学科交叉与融合的基础上，形成一个以多学科综合为特点、以国家重大战略需求和交叉前沿领域为导向的新型基础科学研究中心。微尺度国家研究中心以多学科交叉融合为指导思想，聚集微观尺度科学并产生重大原创性成果，在光与冷原子物理、单分子物理与化学、低维物理与化学、纳米材料与化学、纳米催化与能量转化、分子与细胞生物物理、神经环路与脑认知、分子医学、Bio-X交叉科学、理论与计算科学、尖端测量仪器等十一个重要研究领域开展基础性研究。

微尺度国家研究中心现有一支488人的研究队伍，其中教授/研究员329人。微尺度国家研究中心在研究任务和组织体系的框架下进行整合，不断优化人才队伍结构，凝聚了一批学术造诣深、富有献身精神、年龄结构合理的优秀人才队伍，包括中国科学院院士15位、中国工程院院士1位、国家杰出青年科学基金获得者97位、国家重大人才工程获得者22位、国家优秀青年科学基金获得者64位，16个国家自然科学基金委创新研究群体和6个教育部创新团队。

合肥微尺度物质科学国家研究中心建设运行管理委员会，负责协调微尺度国家研究中心建设运行发展的有关重大事项，审议微尺度国家研究中心的年度任务和经费预算，组织对微尺度国家研究中心及主任进行绩效考核和监督。

合肥微尺度物质科学国家研究中心学术委员会由微尺度物质科学领域国际知名专家组成，实行聘期制，每届五年。学术委员会在履行基本职能的同时，结合领域国际发展态势，对合肥微尺度物质科学国家研究中心开辟新领域方向提供战略性咨询，并为微尺度国家研究中心开展国际学术交流提供帮助，扩大微尺度国家研究中心的国际学术影响力，组织和推动中心的国际学术评估，促进中心与国际相关机构的交流与合作。

合肥微尺度物质科学国家研究中心主任委员会由中心主任、副主任、各研究部和公共技术平台负责人构成，负责规范、加强中心公共事务管理和制定各种相关规章制度并监督落实情况。中心日常的运行管理由中心主任委员会负责。

合肥微尺度物质科学国家研究中心设十一个研究部、一个包含了理化、生物、极端条件和微纳加工的公共技术平台和一个交叉型高端研究平台。研究部根据科学研究需要，动态设立若干课题组，课题组是研究中心的基本研究单元，由责任研究员（PI）负责组建课题组。公共技术平台为研究部门提供全面的技术支撑，面向社会开放共享。交叉型高端研究平台为中心的主要研究方向，提供先进科学工具。