陕西省科学院是
陕西省人民政府领导的从事综合性自然科学研究的政府直属事业单位，与中国科学院西安分院合署办公，“一套机构，两块牌子”。
1953年，甘肃省委宣传部部长吴文麟、陕西省委书记张德生、中共西北局书记习仲勋分别致函
中国科学院党组书记兼副院长
张稼夫，建议成立中国科学院西北分院。1953年7月，中国科学院向中央人民政府政务院建议：“在
西北筹建科学研究机构。”中央人民政府政务院于1953年12月30日批复：“同意中国科学院‘关于筹备建设中国科学院西北分院的意见’”，并批示：“由中国科学院和西北行政委员会共同开展工作。”筹备工作地址设在
西安市解放路西京招待所。
1954年7月16日，西北分院筹委会在西北行政委员会会议大楼会议室召开了第一次会议，宣布西北分院筹委会主任委员由张德生(中共中央西北局委员、西北局统战部部长)担任；副主任委员由
辛树帜（
西北农林科技大学院长兼）、
盛彤笙（西北行政委员会畜牧局局长、留德
兽医学博士）、董杰担任。由
中国科学院院长郭沫若聘请十六名
西北各高等院校著名专家、学者担任西北分院筹委会委员。1954年7月17日，西北分院筹委会召开第一次全体委员会议，研究组织机构、基本建设，调查西北地区科学工作等问题。会后，筹委会搬迁到
西安市建国路仁爱巷7号。1954年8月，西北大区撤消，西北分院筹委会的党政关系移交陕西省委和
陕西省人民政府管理。
1956年4月，西北分院筹委会迁往
兰州市（1958年7月29日，经中国科学院第九次院务委员会议研究决定，中国科学院西北分院筹委会更名为
中国科学院兰州分院）。西北分院筹委会搬迁兰州的同时，在西安市建国路仁爱巷7号设立了中国科学院西北分院筹备委员会西安办事处，编制20人，实际人数13人，规格为地师级，负责人为梁得柱。1957年3月，经陕西省委决定，成立“中国科学院西安办事处”。西安办事处的行政业务直接由
中国科学院领导，党的关系由陕西省委管理；规格为地师级单位。办公地址仍在
西安市建国路仁爱巷7号。
1958年，中国科学院协商陕西省委于1958年4月11日决定：成立中国科学院陕西分院。1958年4月27日，中国科学院在西安举行陕西分院成立大会。1958年5月19日，中国科学院通告：“兹经1958年4月30日院务常务会讨论，经国务院科学规划委员会批准，同意成立中国科学院陕西分院。原中国科学院
西北分院即行撤销[院厅科字（58）192号文件]。”赵守一（中共陕西省委书记）任中国科学院陕西分院院长，
崔哲任中国科学院陕西分院党组书记。1962年4月，中国科学院协商西北局、陕西省委，决定撤消中国科学院陕西分院。1962年9月1日，陕西分院正式停止对外办公。1962年12月，
中国科学院与西北局和陕西省委商定：西北分院迁至
西安市南郊
边家村。1963年元月1日，西北分院正式对外办公。
1971年5月，西北分院正式被撤消，成立了西北分院留守组，先后于1971年9月、1972年9月、1973年8月、1976年6月，分别将人员、房屋、财产、物资等移交给
陕西省科技局、
陕西省地震局和
甘肃省科技局。
涉及光子学理论与技术，瞬态光学，高分辨
可见光空间信息获取和光学遥感技术，干涉光谱成像理论与技术，光电工程；高精度授时技术与授时服务，时间频率测量与控制，
卫星导航与通信；
第四纪地质，
地球环境变化的过程、规律、机制、趋势和可持续性研究，区域生态环境建设；煤炭清洁高效利用，新型炭材料制备与应用。