中央研究院（Academia Sinica），简称中研院，1927年4月17日，国民政府定都南京的前夕，在南京举行的国民党中央政.治.会.议第74次会议中，李石曾提出设立中央研究院案，决议推李煜瀛、蔡元培、张人杰（静江）三位先生共同起草组织法。
同年5月9日，决议设立筹备处。7月4日，将正在筹设的中央研究院改列为中华民国大学院的附属机关之一。11月12日，大学院院长蔡元培聘请学术界人士30人，在大学院召开中央研究院筹备会，展开筹备工作。
1928年4月10日，国民政府修正中央研究院组织条例，成为不属于大学院的独立机关。23日，特任蔡元培先生为院长。
6月9日，举行第1次院务会议，宣告正式成立。
蔡元培担任这一职务直至1940年3月。可以说，这是蔡元培在南京国民政府时期，在教育文化界写下的最浓墨重彩的一笔，为中国的现代科学事业奠定了基础。
蔡元培本人并不是一个科学家，但他曾数游欧洲，深谙科技在时代发展中的决定性作用，深知科技事业之于国家、民族的重要。
他说：“教育文化为一国立国之根本，而科学研究尤为一切事业之基础。”
中央研究院也是蔡元培教育“科学化”的最重要结晶。
1927年11月9日，《中央研究院组织法》公布，明定“中央研究院直隶于中华民国国民政府，为中华民国最高学术研究机关”，设立物理、化学、工程、地质、天文、气象、历史语言、国文学、考古学、心理学、教育、社会科学、动物、植物等十四个研究所。
蔡元培作为当时的大学院院长，具体负责中央研究院的组织工作。
1928年4月，南京国民政府公布修正中央研究院条例，改中华民国大学院研究院为中央研究院，直属国民政府。
在首任院长蔡元培任内，中央研究院陆续在南京、上海等地设立十个研究所。
其中，理化实业研究所于1927年11月筹设，下有物理组、化学组、工程组。1928年7月分立为物理研究所、化学研究所、工程研究所，均在上海。
地质调查所于1927年11月筹设，1928年7月在上海成立地质研究所。
社会科学研究所于1927年11月筹设，1928年5月正式成立，下有法制组、民族组、经济组、社会组，前两组在南京，后两组在上海。1934年7月，中华教育文化基金董事会之北平社会调查所并入该所，1945年改称社会研究所。
观象台于1927年11月更名，下有天文组、气象组。1928年2月分立为天文研究所、气象研究所，均在南京。
语言历史研究所于1927年夏设于广州中山大学，1928年3月在中山大学筹设历史语言研究所，10月22日迁入广州柏园正式成立，后迁北平。
体质人类学研究所于1944年由史语所第四组中抽出另设，抗战胜利复员后因限于经费，又由史语所收回接办。
自然历史博物馆于1929年1月筹备，1930年1月成立于南京，1934年7月更名为“动植物研究所”，1944年5月分立动物研究所、植物研究所。
心理研究所于1928年11月决定设立，1929年1月筹备，1929年5月在北平正式成立。
数学研究所于1941年筹备，1947年在上海正式成立。
医学研究所于1944年筹备。
院长任上，蔡元培依旧奉行他的“人才至上”主义，不拘一格选用科学方面的专家。
理工方面，物理研究所聘丁西林为所长，严济慈、胡刚复、杨肇燫等为研究员。
化学研究所聘王琎为所长，赵燏黄、沈慈辉、曾义为研究员。
工程研究所聘请周仁为所长，王季同、周行健等为研究员。
地质研究所聘李四光为所长，翁文灏、叶良辅、徐渊摩等为研究员。
气象研究所聘竺可桢为所长，胡焕庸等为研究员。
天文研究所聘请俞青松为所长，陈遵妫、高平子为研究员。
心理研究所由康钺任所长。
人文方面，历史语言所由傅斯年任所长，陈寅恪、赵元任、李济分别任历史组、语言组、考古组主任，研究员有陈垣、刘半农、徐中舒、罗常培、史禄国(白俄学者)等。
社会科学研究所由杨端六任所长，后由蔡元培本人兼任。经济组主任杨杏佛，研究员杨端六、吴定良，特约研究员刘大钧、王琎、何廉、蒋廷黻等。法制组主任王云五，特约研究员周鲠生、王世杰、胡长青等。社会组主任陈翰笙，研究员王济昌，特约研究员陶孟和；民族组主任蔡元培，研究员有德国学者但泽、凌纯声。
蔡元培所聘请的研究人员，几乎囊括了当时中国科学界的顶级精英。
在研究院的行政管理上，蔡元培也始终把握专家治院的原则。研究院内总管行政事务的最初为秘书长，后改称为总干事。蔡元培聘请的第一任总干事是杨杏佛。
杨杏佛早年加入同盟会，并曾在孙中山的临时南京政府中任职，后赴美国留学，攻读机械工程、工商管理、经济。归国后，长期协助蔡元培工作，是蔡元培创建中央研究院的最得力的助手。
蔡元培曾说：“我素来宽容而迂缓，杨君精悍而机警，正可以他之长补我之短。”
1933年，杨杏佛遭国民党特务暗杀，物理学家丁西林短期代任总干事一职，继由地质学家丁文江接任总干事。
丁文江早年留学英国攻读动物学和地质学，1922年参与发起成立中国地质学会，与翁文灏合著《第一次中国矿业纪要》。他是一个精于科学又长于事务管理的科学家，1934年任中央研究院总干事后在科研组织管理方面实施了一系列富有成效的改革。蔡元培称他是一位“有办事才能的科学家”，“我国现代稀有的人物”。
作为一院之长的蔡元培给自己的角色定位，就是为科研人员竭尽所能地创造学术研究条件和空间。用现在的话说，即领导就是服务。
各所的学者要去全国各地进行科学调研，蔡元培总是和国民党的各地方军政要员积极接洽，要求他们尽力协助。
对自己聘任的专家学者，蔡元培则用人不疑。
时任社会科学研究所社会组主任的陈翰笙回忆：“蔡先生是院长兼社会科学研究所所长，但所内的具体工作，全都放手让我主持，从不干扰。重要事务，由我去向他报告，他仔细地、认真地、虚心地听取报告，先征求我的处理意见，然后由他提出具体办法来同我商榷……我去信请教时，他都亲笔回信，具体而切实，从没有训人的口吻。他不仅对我是这样，他对中央研究院每一个工作人员，不论职位高低，都以谦虚诚恳的态度平等相待。”
蔡元培领导创建中国研究院，是他继担任民国教育总长、北大校长之后，对于中国文教科研事业所做的又一个丰碑式功绩，以至有人评价，这是“蔡先生对于我国学术之最大贡献”。
1949年，国民党当局迁台。12月，历史语言研究所的全部以及数学研究所的部分共二千多箱重要图书、文物、仪器、设备运往台湾，迁至台北的台湾大学，暂存在桃园县杨梅镇（今桃园市杨梅区）火车站仓库。其余研究所皆留置于中国大陆，并发展为后来中国科学院之主体（中国科学院早期的外文译名亦一直沿用Academia Sinica，现多采用英语Chinese Academy of Sciences，但仍有部分研究所沿用拉丁文译法）。
由于多数院士及中央研究院第一届院士会议所选出之第三届评议员32人都留在大陆或留置国外，在台者仅有吴大猷、朱家骅、凌鸿勋、李先闻、吴敬恒、胡适、傅斯年、李济、董作宾、王世杰、王宠惠等人，不足法定人数，两会无法召集并行使职权，在一段时间里，台“中研院”陷入半停顿状态。
1954年，经朱家骅多方奔走，在台北市南港区现址营建院区。植物研究所在台“复所”。
1955年，成立中央研究院近代史研究所及中央研究院近民族研究所筹备处。
1957年，多方讨论出“以报到登记人数为实有全体人数”之办法并呈奉台湾当局领导人令准，于4月2日在台举行第二次院士会议，4月3日举行第三届评议会首次会议。
同年12月，胡适继朱家骅之后担任院长，次年正式就职。化学研究所在台“复所”。
经胡适、王世杰、钱思亮、吴大猷、李远哲、翁启惠等院长之戮力经营，台湾的“中央研究院”逐渐形成了今日之规模。
这为后话。