첨단과학기술의 혁신을 선도할 고급 과학기술 인재를 양성하고 산업계와의 협동연구 및 외국과의 교육 · 연구 교류를 촉진함으로써 국가경제의 발전과 지역의 균형발전에 이바지함을 목적으로 설립되었다.
1992년 3월 광주과학기술원 설립추진단을 구성하여 1993년 8월 제정된 「광주과학기술원법」을 근거로 설립되었다. 1995년 3월 개원하였으며 1995년 제1회 석사 과정이 입학하여 1997년 2월 제1회 학위수여식에서 석사 92명을 배출하였다. 1997년 3월 제1회 박사 과정이 입학하였으며, 2000년 8월 제1호 박사를 배출하였다. 2004년 기관 영문명을 K-JIST에서 GIST로 변경하였으며, 2008년 학사과정 설립을 인가받아 2010년 제1회 학사과정생이 입학하였다.
2009년 솔라에너지연구소[현 차세대에너지연구소]를 개소하였으며, 2012년 IBS 초강력레이저과학연구단 운영, 2019년 AI대학원 설치, 2020년 FLEX 에너지융학대학원 및 교육혁신센터 설립, 2024년 AI정책전략대학원을 개원하였다.
2024년 9월 기준 학부 869명, 대학원 1,997명 등 총 2,866명의 학생이 재학하고 있으며, 전임교원 191명이 재직하고 있다.
주요 조직으로 기초교육학부, 전기전자컴퓨터공학부, 신소재공학부, 기계로봇공학부, 환경에너지공학부, 생명과학부, 융합기술원이 있으며, 고등광기술연구소, 차세대에너지연구소, 한국문화기술연구소, 생명의과학융합연구소, 국제환경연구소, 인공지능연구소, 중앙기기연구소 등의 연구소를 운영하고 있다.