國科學院沈陽自動化研究所成立于1958年11月。成立之初被稱為遼寧電子技術研究所，1960年4月更名為中國科學院遼寧分院自動化研究所，1962年至1972年的名稱為中國科學院東北工業自動化研究所，1972年起正式定名為中國科學院沈陽自動化研究所。

2001年5月以前，研究所的中心區域位于沈陽市和平區三好街90號（西區）；2001年5月1日之后，研究所中心區域全部遷移到沈陽市東陵區南塔街114號（東區）。研究所現任所長王越超博士。

截至2009年，全所有正式員工640余人，流動人員450余人；其中，中國工程院院士2人，博士生導師37人（包括客座導師），研究員70余人，副高級職稱人員130余人。研究所設有博士學位授予點2個，碩士學位授予點4個，博士后流動站2個。截至2008年底，在讀碩士研究生157人，博士研究生172人，在站博士后20人。

研究所設有機器人學研究室、水下機器人研究室、工業信息學研究室、光電信息研究室、自動化系統研究室、現代裝備研究室等6個研發單元；設有綜合辦公室、科技處、工程項目處、人事教育處、財務處、質量管理處、條件處、產業發展辦公室等8個管理部門，以及負責文獻信息、計算機網絡支持服務、期刊編輯出版的信息中心和負責產品生產與管理的機電產品制造中心等2個支撐部門。機器人學國家重點實驗室、遼寧省工業通信與控制系統重點實驗室、遼寧省數字化協同制造與管理重點實驗室等依托于中國科學院沈陽自動化研究所。

建所以來，研究所長期從事工業自動化技術的研究與開發工作。從20世紀80年代初期開始，又在機器人技術、光電信息技術的研究、開發與應用方面不斷取得引人矚目的成績。獲得大量國家級、科學院及地方獎勵，為國家高技術科技攻關、國家安全、大中型企業的技術進步與技術改造攻克了一個又一個難關，成為一支值得信賴的攻堅力量。自1985年起，研究所在中國機器人事業發展歷史上創造了十八個第一的輝煌業績，成為我國機器人事業的搖籃。目前，研究所已經成為“機器人技術國家工程研究中心”，中國科學院知識創新工程“先進制造基地”和“國家863計劃成果產業化基地”所在地。每年培養大批博士、碩士等高級青年人才，吸引了大量優秀海內外專家學者來所。

1999年，國家批準中國科學院實施知識創新工程試點，研究所成為首批試點單位之一，開展先進制造基地建設。在創新試點過程中，研究所全面貫徹科學院新時期辦院方針，實施創新戰略重點轉移，深化改革，調整內部組織結構，優化人員配置，全面建立并完善人員流動與崗位聘任和項目聘任機制，在國家現代科研體制與機制的建立方面取得了新進展。

研究所的主要學科領域是制造科學。主要研究方向包括：智能機器、先進制造系統和光電技術等。除了開展基礎研究之外，研究所還承擔了大量的國家攻關、國家高技術863、973、中國科學院重大及方向性等項目以及企業和地方的重大攻關、改造等項目。

研究所主辦中文自然科學核心期刊《機器人》和《信息與控制》。圖書館藏書5.3萬冊，印本期刊991種（其中自動化領域核心期刊占90%以上）；能夠訪問的國內外大型網絡數據庫近百種，可獲取的資源量數千萬條。

研究所與美國、俄羅斯、日本、韓國等國外大學、研究機構和公司建立了長期的緊密合作關系，合作開展基礎研究和產品開發，共同培養研究生；與國內多所大學、研究單位以及地方政府、企業共同承擔和完成國家、科學院的重大研究或工程項目，共建高技術研究與開發實體。

研究所投資控股或合資的公司有“沈陽新松機器人自動化股份有限公司”等。研究所2000年制定的“開發西區、建設東區、挺進渾南”的發展計劃已經取得階段性重要進展，在沈陽渾南開發區規劃的先進制造產業化園，正按整體規劃實施建設中。

研究所中心區（東區）環境建設已經結束。一個環境優美，功能配套，具有現代化科研與工作氛圍的園區已經形成。

沈陽自動化研究所將為國家科技發展、國民經濟建設、國家安全和企業技術進步做出更多、更大的創新性貢獻。