1978년 10월 4일 건설부 산하 기관으로 설립되었다. 주요 기능은 국토 및 지역개발과 도시계획을 위한 장기정책 조사연구, 국토관계 자료의 과학적 관리를 목적으로 하고 있다.
본래는 「국토개발연구원설립법」에 따라 설립되었으나 1999년 1월 29일에 「정부출연 연구기관 등의 설립운영 및 육성에 관한 법률」에 의하여 국토개발연구원이 국토연구원으로 명칭이 변경되었고, 건설교통부에서 국무총리실로 주무부서가 바뀌었다. 또한, 이 연구원에서는 앞으로 있을 민간투자의 증가에 대비하기 위하여 민간투자 지원센터와 사화간접자본 연구센터를 설치함으로서 기능을 크게 확대하였다.
하나뿐인 소중한 국토자원의 효율적인 이용과 보전, 지역 및 도시계획, 주택 및 토지정책, 교통, 건설경제, 환경, 수자원, GIS, 도시혁신 등 국토전반에 걸친 폭넓은 연구와 국가의 중·단기 정책을 뒷받침하는 미래지향적이고 실용·실증적인 현장중심적 연구를 추구하며, 21세기 풍요롭고 안전한 국토 구현에 앞장서고 있다. 이에 따른 기본 기능은 ① 국토종합장기계획 및 지역계획 수립연구 ② 국토의 이용· 보전 및 지역관리에 관한 연구 ③ 토지, 주택, 도시 및 건설산업 등 국토관련분야 정책연구 ④ 사회간접자본에 대한 종합연구 ⑤ 국토공간정보의 체계적인 관리와 공급 ⑥ 지방자치단체, 국내외 연구기관, 국제기구와 공동연구 및 연구협력사업 ⑦ 정부 국내외 공공기관 및 민간단체 등으로부터의 연구용역 수탁 ⑧ 국토전문가 네트워크 구축, 국내외 국토관련 전문가 교육 및 위탁연수 및 연구결과의 출판 및 배포 등을 들 수 있다.
2017년 1월 안양시 동안구에서 세종특별자치시 국책연구원로 5(반곡동 771-125)로 이전하였다.
연구원은 개원 이래 제2차 및 제3차 국토종합개발계획을 비롯하여 많은 정책연구과제를 수행하여 정부의 정책수립에 뒷바라지를 하였으며, 다수의 기본연구를 완성함으로써 국토개발분야의 구심적 구실을 하였고, IMF 경제구조조정에 따른 국토현안 과제에 적극 대응하였으며, 21세기 국토의 비전과 전략수립을 위한 종합적인 연구를 추진하고 있다.
원장·부원장 각 1명을 포함하여 160여 명으로 구성되어 있다. 현재 5개 연구본부, 1개 경영본부, 1개 센터를 운영 중이며, 지원부서는 연구원 운영을 총괄하는 기획조정실 외에 행정실이 있다. 정기간행물로는 『월간국토』·『건설경제』·『국토연구』와 영문 뉴스레터지인 『Space & Environment』 등이 있다.