สถาบันวิจัยจุฬาภรณ์ เป็นสถาบันอิสระภายใต้การกำกับดูแลของกระทรวงศึกษาธิการ มีวัตถุประสงค์เพื่อสนับสนุนงานในโครงการอันเนื่องมาจากพระราชดำริของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว โดยสนับสนุนด้านการวิจัยและพัฒนาทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ทั้งในด้านทุนวิจัย สนับสนุนอุปกรณ์เครื่องมือศึกษาวิจัยที่ทันสมัยรวมทั้งนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรที่มีคุณภาพ
สถาบันวิจัยจุฬาภรณ์ จัดตั้งขึ้นเมื่อวันที่ 1 ธันวาคม พ.ศ. 2530 โดยสมเด็จพระเจ้าลูกเธอ เจ้าฟ้าจุฬาภรณวลัยลักษณ์ อัครราชกุมารี รับผิดชอบการดำเนินงานโดยมูลนิธิจุฬาภรณ์ เดิมอยู่ภายใต้การกำกับดูแลของทบวงมหาวิทยาลัย
เมื่อวันที่ 19 มกราคม 2559 ราชกิจจานุเบกษา ได้ลงประกาศ พระราชบัญญัติราชวิทยาลัยจุฬาภรณ์ พ.ศ. 2559 ซึ่งมีใจความสำคัญโดยให้ควบรวม 3 หน่วยงานคือ สถาบันวิจัยจุฬาภรณ์ วิทยาลัยวิทยาศาสตร์การแพทย์เจ้าฟ้าจุฬาภรณ์ และ สถาบันบัณฑิตศึกษาจุฬาภรณ์ เข้าด้วยกันแล้วจัดตั้งเป็น ราชวิทยาลัยจุฬาภรณ์ ทั้งนี้ให้มีผลบังคับใช้ในอีก 3 เดือนต่อมาคือในวันที่ 18 เมษายน 2559
