中國地震局地質研究所前身最早可以追溯到1913年成立的工商部地質調查所和1928年成立的中央研究院地質研究所。1950年，為了滿足新中國對礦產資源的迫切需求，正在籌建中的地質所當即派出張文佑、谷德振等11人組成的地質調查隊，前往東北調查地質礦產。1950年至1951年期間組建了原中國科學院地質研究所。1951—1955年，正值新中國第壹個五年計劃建設時期，剛剛建立的地質所全力投入直接或間接為經濟建設服務的工作，開展了自然資源的綜合考察和多種礦藏的調查研究工作，為新中國的經濟建設作出了出色的貢獻。
1955—1966年，國家12年科學技術發展遠景規劃的制定，使地球科學研究工作得到了迅猛發展。地質所除了繼續開展基礎地質研究及綜合科學考察外，還開展了稀有金屬、稀土、有色金屬、非金屬礦藏、石油、鈾礦的研究工作，以及大型工程的工程地質和地震地質研究工作等。地質所出色地完成了壹系列國家下達的重大科研項目，在執行所承擔的重大科研項目的過程中，逐步發展成為在全國具重要影響的涵蓋地質科學各主要分支學科的、綜合性地質科研機構。
1966年-1978年，根據國家的要求，地質所科研工作的重點轉到地震預測、預防研究上面。“文化大革命”時期，地質所科研工作受到嚴重幹擾和破壞。然而，由於1966年3月的邢臺地震以及隨後發生在華北及西南地區的多次強烈地震，使地震工作成為刻不容緩的任務，在當時動亂的情況下，地質所科研人員仍以極大的熱情投入工作，完成了壹批國家下達的重要地震科研任務以及石油、天然氣、富鐵礦等其他科研項目，不僅為當時的防震減災工作作出了貢獻，而且還為後來的地震科學研究工作打下了重要的基礎。
1971年開始隸屬國家地震局領導，1978年更名為國家地震局地質研究所（根據國務院同意，所內從事非地震研究的部分重新組建了中國科學院地質研究所），1998年研究所更名為中國地震局地質研究所 。