第1世代（1957年〜）

物性研究所は、「物性物理学」の研究推進のため、昭和32年4月1日に、全国物性研究者の要望と日本学術会議の勧告および、文部省と科学技術庁の合意に基づき、東京大学附置全国共同利用研究所として設立された。立ち遅れていた我が国の物性分野の研究設備・体制を国際的水準に高める拠点となるという設立当初の使命は、15年ないし20年でほぼ達成された。

第2世代（1980年〜）

次の目標は先端的実験技術を開発することに設定され、そのための重点5計画のうち、まず超低温物性は昭和55年度に、超強磁場・極限レーザー・表面物性が昭和59年度に設備計画を終え、軌道放射物性設備計画も昭和61年度にその緒についた。研究計画の展開に伴い、組織上でも昭和55年に改組が行われた。従来の固有21部門を、超強 磁場・極限レーザー・表面物性・超低温物性・超高圧を含む極限物性部門、軌道放射物性部門、中性子回折物性部門、凝縮系物性部門、理論部門の5大部門に改め第2世代に移行した。

極限物性部門は、従来の実験装置では実現不可能な極限的状況を創ると共にその下での新しい物性の探索を行なった。軌道放射物性部門は加速器を光源に、中性子回折物性部門は原子炉を線源に用いるため、それぞれ他の研究機関の協力を得て研究を進めた。中性子回折物性部門では、日本原子力研究所（現・日本原子力研究開発機構）の研究用3号炉の改造に伴い、平成2 年度から4 年度までに線源の大幅な性能向上が図られ、平成5 年度から中性子散乱研究施設に拡充改組された。一方で、軌道放射物性研究施設は東京大学田無キャンパス内に設置されたSOR-RING を運転し、また、高エネルギー物理学研究所（現・高エネルギー加速器研究機構）内に分室を設けビームラインと実験ステーションを維持してきた。また凝縮系物性部門は、理論部門と共に、自由な発想による研究と新たな萌芽の育成を目的としていたが、その中から具体化した物質開発構想により、平成元年度に同部門から分離・新設された新物質開発部門を中心に研究活動が進められた。

第3世代（1996年〜）

平成8年には再び全面的な改組が行われ、第3世代に移行した。そのねらいは、それまで開発された個々の極限環境や先進的測定技術を組み合わせることにより新しい現象を追求したり、表面・薄膜・微細加工物質などで代表されるメゾスコピック、ナノスケールでの人工物質を対象とする新しい研究領域開拓をめざしたり、また計算機物理学の支援の下に新物質を設計・合成するなど、伝統的な固体物理学の枠組みをこえる研究を展開し、それを発信する国際共同利用研究所としての活動を志向することにある。この研究体制は、新物質科学、物性理論、先端領域、極限環境、先端分光の5 大研究部門と軌道放射物性研究施設、中性子散乱研究施設、物質設計評価施設の3施設で構成された。このほかに所外研究者を一定期間所に迎えるための客員部門と外国人客員2 名をおき、所内外の交流・協力と、所の研究の活性化・流動化を促進している。

平成12年3月に、約40年間活動を展開した六本木キャンパスから東京大学の第3極としての柏新キャンパスに全面移転した。同時に移転した宇宙線研究所および、新設された大学院・新領域創成科学研究科と共に、従来の枠をこえた新しい学問領域の推進を目指した。

平成15年度 には日米科学技術協力事業や茨城県東海村パルス中性子源計画へ対応するために、中性子散乱研究施設が中性子科学研究施設へと改組された。平成16年に東京大学が法人化され、その中での全国共同利用研究所としての新たな役割が期待された。また同年、先端領域部門をナノスケール物性研究部門と名称変更した。平成18年に国際超強磁場科学研究施設、平成23年に計算物質科学研究センターが新設された。軌道放射物性研究施設では、平成9 年のSOR-RING 運転停止以降、 高エネルギー加速器研究機構内に設置したつくば分室（平成26年廃止）や平成21年に大型放射光施設SPring-8内に設置した播磨分室で活動を行っている。平成24年には、 先端分光研究部門との統合により、極限コヒーレント光科学研究センターが発足した。平成28年の改組では、新物質科学研究部門と極限環境物性研究部門の凝縮系物性研究部門への再編と、従来の枠を超えた新しい学問領域の推進を目指した機能物性研究グループと量子物質研究グループの創設を行い、更に、企業との共同研究が進展に伴い、物性研究所では初めての社会連携研究部門としてデータ統合型材料物性研究部門が平成31年度には設置されるなど、新たな一歩を踏み出している。