中国科学院武汉分院筹建于1956年，1958年7月正式成立。1961年与广州分院合并成立中国科学院中南分院，武汉分院调整为中国科学院中南分院武汉办事处，1970年该办事处撤销。1978年，经国务院批准恢复中国科学院武汉分院建制。
中国科学院武汉分院是中国科学院在武汉的派出机构，其主要职能是，协助院进行所在地区研究所领导班子建设，在授权范围内代表中国科学院与地方开展合作，为所在地区研究所提供服务，承办院交办的有关事务。
武汉分院系统包括8个独立法人单位，即分院机关、武汉岩土力学研究所、武汉物理与数学研究所、武汉病毒研究所、测量与地球物理研究所、水生生物研究所、武汉植物研究所、国家科学图书馆武汉分馆。此外，还包括非独立法人的中国科学院武汉教育基地。现有国家重点实验室4个，国家级工程技术研究中心3个，中国科学院重点实验室5个，湖北省重点实验室3个。
武汉分院各研究所以基础研究、应用研究为主。其主要研究领域包括波谱与原子分子、电离层、原子频标、数学物理、岩土力学工程、地层信息系统、地基工程、大地测量、地球物理、环境科学、水生态环境、水生生物资源、淡水渔业、普通病毒学、生物防治、分析生物技术、植物资源保护与开发利用、植物遗传、水生植物等。
武汉分院系统现有固定人员1600多人，流动人员1700多人。从事科技活动人员1100余人，其中高级职称500余人。有中国科学院院士7人, 中国工程院院士1人，第三世界科学院院士1人。国家级有突出贡献专家10人。国家杰出青年基金获得者18 人。国家“百千万人才工程”第一、二层次入选者15人。中科院“百人计划”入选者47 人。全国劳动模范及先进工作者12人，全国五一劳动奖章获得者2人，湖北省劳动模范13人，湖北省五一劳动奖章获得者4人，中国科学院先进工作者9人。
武汉分院系统各研究所现有硕士学位授权点23个，博士学位授权点15个，博士后工作流动站6个，硕士生导师261人，博士生导师159人。在学研究生1357人，其中博士生668人，硕士生689人。
武汉分院高度重视与地方的合作，积极为区域经济社会发展作贡献。围绕中国科学院与湖北省政府、与湖南省政府《全面科技合作协议》的主要工作内容，武汉分院先后与襄樊市、孝感市等十多个地方政府确定了科技合作关系。与省、市有关部门联合建立了“湖北省国土与资源环境研究中心”、“湖北省21世纪议程管理中心”、“武汉核磁共振研究中心”、“湖北省新制剂工程技术研究中心”、“武汉集约化养殖工程技术研究中心”、“中国科学院长沙技术转移中心”等机构。
目前，武汉分院各单位正按照知识创新工程的要求，坚持推动科技创新，促进科学发展，积极为我国经济建设、国家安全和社会可持续发展做出基础性、战略性、前瞻性的创新贡献。
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