Институт был организован в системе Академии наук СССР в 1934 году и носил первоначальное название Институт горючих ископаемых.

Общая численность сотрудников Института в то время составляла немногим более 100 человек. Среди них были выдающиеся российские ученые, химики-органики и специалисты в области химии нефти и физической химии: Н.Д.Зелинский, И.М.Губкин (директор Института с 1934 по 1939 г.), А.А.Баландин, С.С.Наметкин, К.П.Лавровский, М.А.Капелюшников, К.К.Дубровай, А.В.Фрост, М.М.Кусаков и ряд других.

Институт создавался как многопрофильное научное учреждение, основной задачей которого было всестороннее исследование горючих ископаемых – нефти, угля, сланцев, торфа и сапропеля – с позиций их генезиса, условий формирования месторождений, состава, а также физико-химических и технологических свойств.

В соответствии с этим в числе первых химических подразделений Института были лаборатории:

Одновременно с Институтом был организован Экспериментальный механический завод, который начал производить уникальную для того времени аппаратуру высокого давления (компрессоры до 1000 атм., автоклавы различных типов, жидкостные и газовые наносы и т.п.). Более двух десятилетий этот завод оставался единственным предприятием такого профиля в системе Академии наук.

Все это явилось предпосылкой для активной и успешной работы Института в создании научных основ термических и каталитических процессов превращения углеводородов нефти, химии моторного топлива, синтетических масел и присадок и ряда других научных и технологических направлений, которые впоследствии составили предмет современной нефтехимии. В качестве примера можно указать на разработку оригинального процесса получения авиабензинов путем парофазного окислительного крекинга (крекинг по Дуброваю). Эти идеи и в настоящее время находят отражение в различных процессах, например, при окислительном пиролизе углеводородного сырья с целью получения ацетилена, в окислительном дегидрировании и т.п.

Большое внимание в те годы уделялось исследованиям химического состава нефти (С.С.Наметкин, директор Института с 1939 по 1950 г.), при этом изучался состав ряда нативных нефтей (в том числе нефтей Поволжья) и технических фракций нефтепродуктов (масляных фракций, парафинов, церезинов). Разрабатывались методы структурно-группового анализа бензинов и сернистых соединений, исследовался химизм различных методов очистки и стабилизации бензинов.

Заметный вклад в достижения Института тех лет внесли работы в области физической химии, в частности кинетики и катализа (А.В.Фрост). В этих работах по каталитической переработке нефти (например, крекинга), ставших поистине классическими, для расчета равновесий и термодинамических параметров широко использовались методы статистической термодинамики.

В годы войны Институт, эвакуированный в Казань, являлся одной из ведущих в стране организаций по исследованиям в области химии и технологии топлив и смазочных материалов. Систематически проводилась работа по расшифровке и оценке качества трофейных топлив и масел, при этом большая роль принадлежала моторно-испытательной станции, оставшейся в Москве и работавшей круглосуточно. Кроме этого, велись исследования, направленные на интенсификацию производства ряда ценных нефтехимических продуктов (бензол, толуол, спирты и др.), оказывалась помощь предприятиям нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности (на промыслах Ишимбая, на заводах Уфы и Казани), проводился поиск новых нефтяных месторождений.

Ярким примером решающего вклада Института в решение перечисленных проблем служит смелый прогноз, а впоследствии и открытие таких крупных нефтяных месторождений как Туймазинское и Ромашкинское. Эти нефти Урало-Поволжья сыграли огромную роль, особенно если иметь в виду наступление немецких войск на Северном Кавказе.

После возвращения Института в Москву (1943 г.) его структура и направленность научных исследований заметно изменились, возросла роль геолого-нефтяных и нефтехимических проблем. В этой связи были организованы лаборатории химической технологии нефти (чл-корр. К.П.Лавровский), лаборатория физики и физико-химии нефти (М.М.Кусаков), лаборатория испытаний моторных топлив (Ф.А.Лавров), лаборатория синтетического топлива (чл-корр. А.Н.Башкиров) и др.

Увеличение объема и сложности научно-исследовательских работ, потребность в концентрации усилий в новых актуальных направлениях и связанный с этим рост численности научных сотрудников привели в 1948 году к реорганизации Института. Большая часть лабораторий и сотрудников (70%) составили Институт нефти, а из оставшейся части вместе с отделом Энергетического Института образовался Институт горючих ископаемых, который начал заниматься проблемами твердых горючих ископаемых.

С этого времени Институт проводит фундаментальные и прикладные исследования по двум крупным направлениям:

• химия и технология нефти и газа;
• нефтедобыча и геология нефти.

Не останавливаясь подробно на геологической и промысловой проблематике, необходимо отметить, что работами в этой области руководили такие выдающиеся ученые как академики А.П.Крылов, Г.Н.Флеров и С.И.Миронов, члены-корреспонденты АН СССР М.И.Варенцов, М.А.Капелюшников, М.Ф.Мирчинк, С.Ф.Федоров, К.Р.Чепиков.

К достижениям химических лабораторий Института в этот период следует отнести процесс высокоскоростного крекинга нефтепродуктов (К.П.Лавровский, А.М.Бродский), процесс получения высших вторичных спиртов (А.Н.Башкиров, В.В.Камзолкин), разработка научных основ процессов алкилирования и нитрования (акад. А.В.Топчиев, Я.М.Паушкин), получение новых ингибиторов окисления (П.И.Санин), комплексные методы изучения высокомолекулярных компонентов нефти (С.Р.Сергиенко) и др.

К концу 50-х годов нефтехимия сложилась как совершенно самостоятельная область знаний. Ее предметом являлся поиск путей превращения углеводородных и гетероатомных соединений нефти в продукты высокой химической ценности, в мономеры и в исходные вещества для промышленного органического синтеза. Актуальная задача интенсификации фундаментальных и прикладных исследований по созданию научных основ процессов получения сырья и полупродуктов для производства полимеров на основе переработки нефти, природного и попутного газов привели к необходимости создания специализированного научно-исследовательского учреждения нефтехимического профиля.

В июле 1958 года после исторического для химии и химической промышленности страны решения (май 1958 г.) директивных органов на базе Института нефти был создан Институт нефтехимического синтеза АН СССР. Первым директором Института был акад. А.В.Топчиев, с 1963 по 1984 гг. – чл-корр. Н.С.Наметкин, а с 1985 года – акад. Н.А.Платэ.

Главными направлениями научных исследований с этого времени стали: химия углеводородных и гетероатомных компонентов нефти, взаимопревращения углеводородов, в том числе олефинов и диенов, с использованием принципов гетерогенного и металлокомплексного катализа, а также физического стимулирования реакций (радиационная и плазмохимия), синтез и исследование функциональных и гетероатомных производных мономеров и полимеров, научные основы получения разнообразных полимерных материалов, органическая физическая химия и технология.

В тот период времени были заложены основы многих направлений работ, сохранившиеся до настоящего времени и определяющие состояние и развитие исследований Института сегодня.

Под руководством акад. В.М.Грязнова было создано новое направление в гетерогенном катализе – перенос реагента через массивный мембранный катализатор и явление сопряженного протекания реакций. Развитие идей мембранного катализа позволило разработать высокоэффективные системы для ряда важных процессов, например, для селективного гидрирования растительных масел и жиров, для синтеза полупродуктов при получении витаминов и др.

В результате выполнения цикла исследований (А.Н.Башкиров) по синтезу углеводородов и их производных на основе монооксида углерода и водорода (синтез Фишера-Тропша) были разработаны доступные и активные железосодержащие катализаторы, а также условия для процесса получения ценных продуктов (изоалканов, низших олефинов, карбонильных соединений и т.п.).

По инициативе А.В.Топчиева при активной поддержке акад. В.А.Каргина в Институте в эти годы широким фронтом были развернуты научно-исследовательские работы в области химии высокомолекулярных соединений. К этим исследованиям были привлечены крупнейшие специалисты страны в области полимеров академик Б.А.Долгоплоск и молодые ученые, впоследствии академики Н.А.Платэ, В.А.Кабанов.

В лаборатории металлоорганического катализа (Б.А.Долгоплоск, Е.И.Тинякова) был проведен обширный цикл работ по синтезу и всестороннему исследованию каталитических систем, в том числе новых металлоорганических комплексов, для стереоспецифической полимеризации диеновых углеводородов. С привлечением синтетических, кинетических и изотопных методов удалось установить механизм действия и природу активных центров классических катализаторов Циглеровского типа, а также предложить новые оригинальные системы p-аллильного типа для полимеризации диенов. Огромным вкладом в теорию и практику катализа и полимерной химии стала новая концепция о цепной природе и роли карбеновых комплексов переходных металлов в реакции метатезиса олефинов и “полиметатезиса” циклоолефинов. Под руководством Б.А.Долгоплоска в стране было организовано промышленное производство стереорегулярных каучуков.

Новый класс гомогенных металлокомплексных катализаторов (гель-иммобилизованные каталитические системы) был предложен и изучен под руководством В.А.Кабанова. Эти катализаторы, обладающие способностью легко отделяться от продуктов реакции и использоваться повторно в сочетании с высокой стабильностью, представляют значительный интерес для процессов полимеризации этилена, а также для ди- и олигомеризации низших олефинов.

Стали активно развиваться исследования в области модификации полимеров и теории макромолекулярных реакций в сочетании с изучением механизма и особенностей превращений в полимерных цепях (Н.А.Платэ). Выполненные работы позволили получать полифункциональные и жидкокристаллические полимеры, макромолекулярные катализаторы, полимеры медицинского назначения и т.п.

В эти годы в Институте сложилось оригинальное научное направление - химия кремнийорганических соединений, мономеров и полимеров на их основе. Были разработаны перспективные методы синтеза многочисленных карбосиланов и поликарбосиланов, основная цепь которых включала различные фрагменты в зависимости от природы синтезированных мономеров.

Целенаправленное исследование химического поведения кремнийуглеродных гетероциклов привело к открытию ряда новых каталитических и пиролитических реакций, в частности, термического превращения моносилациклобутанов через стадию образования двойной связи кремний-углерод (Л.Е.Гусельников).

Крупные успехи, достигнутые в области кремнийорганических соединений и полимеров на их основе, привели к созданию нового направления работ в Институте – селективные полимерные мембраны для разделения газов, паров и жидкостей (Н.С.Наметкин, С.Г.Дургарьян). Совместные работы Института с рядом предприятий привели к созданию и производству высокопроизводительной асимметричной мембраны из поливинилтриметилсилана. На базе этой мембраны были разработаны установки для концентрирования водорода, обогащения воздуха кислородом, получения технического азота и ряда других.

Еще одно новое в мировой практике направление – плазмохимия – зародилось в Институте в этот период времени (Л.С.Полак). Были разработаны новые методы генерирования различных типов плазмы и ее диагностики, а также исследования свойств низкотемпературной плазмы с протекающими в ней химическими реакциями. Для их описания были созданы основы неравновесной химической кинетики, что привело к установлению механизма многих плазмохимических процессов и к их моделированию.

Следует также кратко упомянуть ряд других направлений работ того времени, составивших основу проводимых в Институте исследований и внесших значительный вклад в развитие полимерной химии и нефтехимии, а также катализа: реология полимеров (Г.В.Виноградов, впоследствии чл-корр. В.Г.Куличихин), новые полиолефины и комплексная переработка тяжелых нефтяных остатков (Б.А.Кренцель, Ю.Б.Америк), присадки к смазочным маслам (П.И.Санин), кинетика химических реакций в гетерогенных системах (А.Я.Розовский), металлокомплексные катализаторы (В.М.Фролов, Е.Ш.Финкельштейн, Е.В.Сливинский).