대형첨단연구장비 공동활용을 위한 국가중심기관으로 기초과학 분야의 연구지원과 함께 공동연구를 추진하고 있는 교육과학기술부 기초기술연구회 소관의 정부출연연구기관이다.
세계적 수준의 연구시설·장비 구축 및 공동활용, 창의적이고 혁신적인 분석기술 및 분석장비를 개발하는 분석전문연구기관으로서 우리나라 기초과학 진흥에 공헌하고 인류의 삶의 질 향상에 기여한다.
대학 및 연구기관의 연구활동을 지원하고 공동연구의 장을 마련하고자 1988년 8월 국내 최초의 본격적인 기기공동이용센터로 한국과학재단 부설 기초과학연구지원센터가 설립되었다. 1992년 서울, 부산, 대구, 광주의 4곳을 시작으로 현재까지 전주, 춘천, 순천, 강릉, 제주에 지역센터를 설치했다. 1995년 기초과학지원연구소로 명칭이 변경되었고, 2001년 한국기초과학지원연구원으로 다시 변경되었다.
2005년 국가핵융합연구소와 국가수리과학연구소를 부설기관으로 설립했으며, 2006년 오창센터 자기공명연구동을 준공했다. 2009년 충남대와 공동으로 분석과학기술대학원을 설립했으며, 우리나라 연구시설과 장비의 도입 및 운영에 대한 총괄 역할을 하는 국가연구시설장비진흥센터를 설치했다.
연구원은 초고전압 투과전자현미경, 차세대 자기공명장치 등 세계적 연구장비 인프라를 구축·운영하여 생명과학, 나노과학, 환경과학 등 첨단전문연구를 지원하고 있다. 초정밀 열영상 현미경 등 첨단연구장비를 개발·개조하는 한편 이를 활용한 과학대중화 활동을 펼치고 있으며, 전국적 네트워크를 통한 국가적 연구장비 공동활용체제를 구축하여 지역의 첨단 연구를 지원하고 있다.
부설 국가핵융합연구소는 핵융합 전문 인력의 양성 및 훈련, 핵융합로 설계 및 제작 핵심 기술 개발의 중추기관이며, 부설 국가수리과학연구소는 기반수학, 학제간수학, 산업수학 분야의 연구를 수행하는 수리과학전문연구소이다.
2011년 6월 기준으로 연구직 103명, 기술직 44명, 행정직 46명 등 194명의 임직원과 363명의 비정규직 인력이 근무하고 있다. 원장아래 선임부장, 지역센터, 국가연구시설장비진흥센터, 부설 국가핵융합연구소, 부설 국가수리과학연구소 등의 조직을 갖추고 있으며, 선임부장 아래 생명과학연구부, 전자현미경연구부, 물성과학연구부, 연구장비개발부, 자기공명연구부, 질량분석연구부, 환경과학연구부가 있다. 부설 국가핵융합연구소에는 195명의 임직원과 112명의 비정규직 인력이, 부설 수리과학연구소는 25명의 임직원과 65명의 비정규직 인력이 근무하고 있다.
연구원은 전국적인 연구지원망을 구축하고 첨단연구장비 및 국가적 대형공동장비 활용의 기반을 마련함으로써 기초과학 연구환경 조성 및 연구진흥에 큰 기여를 했다.