北京矿冶研究总院最初院名为重工业部选矿研究设计院，是1956年4月8日根据重工业部决定组建的。同年6月院名改为有色金属选矿研究设计院，1957年设计部分划出，更名为北京冶金工业选矿研究院。
    1958年4月原北京钢铁研究院所属黑色金属选矿研究室成建制并入我院，更名为冶金工业部选矿研究院。
    1960年11月24日，冶金工业部又决定将地质研究所与选矿研究院合并，增建采矿研究室，更名为北京矿山研究院。
    1963年3月22日，国家科委根据冶金工业部报告批示，为了加强有色金属科学研究，加强地质工作，将地质研究部分划出成立独立的地质研究所，北京矿山研究院更名为北京矿冶研究院。同年7月26日冶金工业部发出《关于北京矿冶研究院几个整改问题的决定》，要求将北京矿冶研究院办成我国重有色金属的研究中心，在科学技术方面成为具有国家水平的研究机构。为此，于同年10月和11月先后将北京有色金属研究院从事重有色金属研究的人员、设备和部分课题，北京有色冶金设计院的冶金试验、机修人员和相应的设备仪器调入我院。
    为了进一步加强有色金属冶炼的试验研究，1964年6月11日冶金工业部又决定将部属北京铝试验厂划归我院并改建为实验厂。1966年初，冶金工业部将我院从事黑色金属选矿研究工作的第二选矿研究室及部分分析测试专业人员调马鞍山矿山研究院，构建了该院选矿科研的骨干力量。
    1970年11月，冶金工业部下达〈70〉冶生字634号文，根据“战备”的需要，将冶金部北京矿冶研究院分别下放河北省和甘肃省，实行部、省双重领导，以省为主管理。其间抽调了专业配套的科技人员及职工152名和部分装备赴甘肃省白银市建立了白银矿冶研究所(现为西北矿冶研究院)。下放河北的人员因院址未定仍留在北京工作。
    1978年1月，为了加速我国的矿冶技术开发，国家计委决定北京矿冶研究院隶属于冶金工业部，1979年4月更名为冶金工业部矿冶研究总院，1983年4月划归中国有色金属工业总公司领导。同年11月更名为北京矿冶研究总院。1997年经国家科委批准，我院正式被列为国家重点科研院所试点单位。同年6月，中国有色金属工业总公司同意我院兼并丹东冶金机械厂；9月，北京市企业兼并破产和职工再就业工作协调小组同意我院兼并北京钨钼材料厂。我院随后以北京钨钼材料厂厂区为基础，建立了北京矿冶研究总院四部。这是继我院1964年建立二部，1993年建立三部后的又一科研中试与科技产业生产基地。