1956年4月成立中科院西北分院筹委会西安办事处。1957年5月改为中科院西安办事处。1958年4月中科院陕西分院成立。1962年4月中共中央西北局决定撤销中科院陕西分院，以中科院陕西分院、兰州分院为基础成立中科院西北分院。1962年12月由兰州迁至西安，1970年撤销。
重点的学科领域主要有：光电子学、光学与精密机械、瞬态光学、空间光学技术、全球环境、第四纪地质、土壤学、水土保持、旱地农业、农业水土工程、高精度授时技术与授时服务、电子学。在黄土及全球环境变化研究、瞬态光学技术研究，水土保持科学研究，高精度授时等研究领域在国际、国内有一定的特色。
西安分院系统现有在职职工1391人，其中科技人员847人，中国科学院院士3人。中国工程院院士1人，国家级有突出贡献专家4人，省部级有突出贡献专家5人，高级研究人员279人，现有在站博士后19人，博士生137人，硕士生140人。
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