建所初期的研究所園區（1954年）

建國初期，為了合理開發利用東北地區的森林資源，維護地區生態平衡，中國科學院于1953年在哈爾濱成立了林業研究所籌備處,由劉慎諤教授承擔業務領導。

1954年10月，為適應東北地區經濟建設的需要，根據中國科學院第35次院務會議決定，由中國科學院林業研究所籌備處、東北土壤研究所籌備處和長春綜合研究所農產化學研究室微生物部分合并成立了中國科學院林業土壤研究所。

1962年7月，中共中科院黨組擴大會議決定，林土所下放歸東北分院領導，人員編制及經費等納入分院計劃，由中科院分配指標。

1970年7月15日，林土所下放遼寧省，暫由省科技局領導，后改名為遼寧省林業土壤研究所。1978年3月1日，遼寧省林業土壤研究所改由中科院和遼寧省雙重領導，以中科院為主。

為適應國家科技發展的需要，根據中國科學院強化生態資源環境研究的戰略部署及我所的學科基礎和儲備，1987年10月27日，根據中國科學院（87）科發計字1284號關于同意林業土壤所更改名稱的批復，我所更名為“中國科學院沈陽應用生態研究所”。

1998年，根據中國科學院知識創新工程的總體部署和結構性調整的總體目標，我所分類定位認定成功，步入中國科學院基地型研究所行列，標志著我所學科建設和體制改革進入新的發展階段，并為進入國家知識創新工程試點奠定了堅實基礎。

2001年7月2日，我所被正式批準為國家知識創新工程試點單位，各項工作進入新的快速發展時期。

2015年，按照中國科學院“率先行動”計劃的要求和研究所分類改革的統一部署，沈陽生態所成功進入中國科學院“特色研究所”建設首批試點研究所，進入新的歷史發展時期。2018年，順利通過特色研究所建設驗收。

幾十年來，為了支援國家建設，我所還成建制地調出大量優秀人才，組建了新的研究單位。1959年，為加強荒漠化的防治研究，將在保障包蘭鐵路順利穿過騰格里沙漠進行卓有成效防風固沙研究的李鳴岡副研究員等18人調至院治沙隊（沙漠所的前身）；1965年，為加強大興安嶺林區護林防火的研究，應林業部的要求，以王正非副研究員為首的從事雷擊火研究的12人調出，組建護林防火研究所；1996年，為加強東北大學理學研究，以方肇倫院士為首的從事流動注射分析技術研究的6人，調至東北大學組建分析科學研究中心。