中国科学院广州分院筹备于1956年，成立于1958年12月，1961年与武汉分院合并成立中国科学院中南分院，1969年中南分院撤销。1978年5月复建广州分院，同年，成立广东省科学院。中国科学院广州分院、广东省科学院（以下简称“两院”）实行二块牌子一套人马的领导体制。现有在职职工2638人。其中中国科学院院士4人（含兼职）；俄罗斯科学院外籍院士1人；国际欧亚科学院院士2人；国际欧亚科学院通信院士1人。近年来，充分利用中科院招聘百人计划的机遇，两院招聘“百人计划”人才17名，同时积极申报国家杰出青年科学基金，已获资助的有6名。

广州分院为中国科学院机关派出机构，联系中国科学院在广东的南海海洋研究所、华南植物园、广州能源研究所、广州地球化学研究所、广州生物医药与健康研究院、深圳先进技术研究院、广州化学有限公司、广州电子技术有限公司，在湖南的亚热带农业生态研究所，在海南的三亚深海科学与工程研究所（筹）。

中国科学院广州分院、广东省科学院（简称“两院”）机关合署办公，两块牌子，一套机构。