本院於民國17年在南京初創時即有天文研究所。民國81年評議會通過林家翹院士的建議重新成立天文及天文物理研究所。次年籌備處正式成立，李太楓先生為首任籌備處主任，徐遐生院士任設所諮詢委員會主任委員。歷任主任包括袁旂先生（民國83年至85年）、魯國鏞先生（民國86年至91年）、賀曾樸先生（民國91年9月至92年8月)、郭新先生（民國92年9月至94年8月）。現任主任賀曾樸先生自民國94年9月起接掌本處。目前工作人員約有120人，包括研究人員、博士後研究學者、工程技術人員以及行政人員。本處為一國際合作的團隊，儘管大多數同仁為本國籍，但許多研究人員及博士後研究學者係來自不同的國家，包括澳洲、加拿大、法國、印度、日本、韓國、瑞士、美國、及越南等國。
本處的研究項目涵蓋太陽系至宇宙學等各天文重要領域，一面使用地面及太空之世界級天文設施進行觀測，一面以分析與數值方法從事理論研究。本處還經常舉辦國際學術會議，目標是成為世界一流的學術研究機構。
