بر اساس جزء 2 ماده 3 قانون اصلاح قوانین و مقررات سازمان ملی استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران مصوب سال 1371، انجام تحقیقات به منظور تدوین استاندارد، ارتقاء کیفیت کالاهای تولید داخلی، کمک به بهبود روش های تولید و کارایی صنایع، یکی از مهمترین وظایف سازمان ملی استاندارد ایران تعریف شد. در تبصره ماده 2 همین قانون آورده شده است که "تشکیلات تحقیقاتی موسسه معادل پژوهشگاه محسوب می گردد و از مقررات مربوطه تبعیت نموده و از امکانات آن برخوردار خواهد شد". بر همین اساس، و نیز به استناد اساسنامه پژوهشگاه، "به منظور تحقق بخشی از وظایف پژوهشی موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران و نیز پاسخگویی به نیازهای پژوهشی کشور"، پژوهشگاه استاندارد با چهار پژوهشکده سیستم های مدیریت کیفیت و بازرسی، شیمی و پتروشیمی، برق، مکانیک و ساختمان و صنایع غذایی و کشاورزی در سال 1378 تاسیس شد و تشکیلات تحقیقاتی سازمان ملی استاندارد ایران به آن واگذار گردید.

در سال 1385، در پی تغییراتی که در ساختار سازمانی سازمان ملی استاندارد ایجاد شد، پژوهشگاه استاندارد به عنوان یکی از معاونت های آن سازمان به همکاری خود ادامه داد و از ابتدای سال 1390 بر اساس قانون برنامه پنجم توسعه و نیز ماده 3 اساسنامه خود، همگام با تغییرات ساختاری در سازمان ملی استاندارد، پژوهشگاه دارای شخصیت حقوقی و استقلال اداری و مالی گردید. 

در سال 1396، با تصویب "قانون تقویت و توسعه نظام استاندارد" و ابلاغ آن در مورخ 02/10/1396 از سوی رئیس محترم جمهور به سازمان ملی استاندارد، و به دنبال تحقق وظایف و اهداف حاکمیتی سازمان ملی استاندارد در اطمینان بخشی به کیفیت کالاها، به شرح مندرج در مواد 3 و 6 و همچنین به استناد ماده 5 و تبصره بند 5 از ماده 7 قانون مذکور، پژوهشگاه استاندارد فعالیت های خود را مجدداً نظامند و بازنگری نمود و درصدد برآمد تا به برنامه تحول نظام استانداردسازی مبتنی بر رویکرد تعالی و رقابت پذیری جهانی یاری رساند. در همین راستا در سال 1398 پژوهشگاه استاندارد نسبت به بازنگری عناوین و ماموریت های 4 پژوهشکده خود در هیات امنا شامل: «صنایع غذایی و فرآورده های کشاورزی»، «شیمی و پتروشیمی»، «فناوری و مهندسی» و «ارزیابی کیفیت و سامانه های مدیریت» اقدام نمود تا با استفاده از پتانسیل موجود در 15 گروه پژوهشی و بیش از 130 آزمایشگاه تخصصی، بستر لازم را برای تحقیق و پژوهش فراهم آورد.

در سال 1397 و متعاقباً در سال 1398 پژوهشگاه استاندارد با هدف نظامند نمودن، افزایش پویایی، توسعه توان اجرایی و اثربخشی بیشتر در فعالیت های خود، نسبت به تصویب اولین «سند راهبردی» و «برنامه عملیاتی» در افق 1398 تا 1404 در هیات امنا اقدام نمود. اجرای کامل سند راهبردی در افق 5 ساله، موجب تقویت بنیانهای پژوهشی سازمان ملی استاندارد ایران و همچنین موجب اشتهار ملی، منطقهای و بینالمللی پژوهشگاه خواهد بود. 

در سال 1399، در اجرای تبصرۀ ماده «5» قانون تقویت و توسعه نظام استاندارد مصوب جلسه مورخ 11/7/1396 مجلس شورای اسلامی و نیز آیین نامه جامع مدیریت دانشگاه ها و موسسات آموزش عالی، پژوهشی و فناوری مصوب جلسه 684 مورخ 10/12/1389 شورای عالی انقلاب فرهنگی، پژوهشگاه استاندارد برای اولین بار «اساسنامه» خود را بازنگری نمود تا مطابق مفاد آن و قوانین، مصوبات و مقررات مربوطه اداره شود. 

در سال های 1397 تا 1400 پژوهشگاه استاندارد، به منظور تنوع بخشی به فعالیت ها، تحقق نیازهای پژوهشی سازمان ملی استاندارد و افزایش درآمدهای اختصاصی، با کسب مجوز از هیات امنا نسبت به ایجاد «گروه پژوهشی منطقه ای تقاضا محور» در استان های متعدد کشور شامل: آذربایجان شرقی، کرمانشاه، گلستان، قزوین، یزد، کرمان، سیستان و بلوچستان، تهران و اصفهان، خوزستان و گیلان اقدام نمود.