1958年，根据中共中央成都会议精神，为了适应工农业生产大跃进的形势和国防建设的要求，中国科学院协商陕西省委于1958年4月11日决定：成立中国科学院陕西分院。

1958年4月27日，中国科学院在西安举行了500多人参加的陕西分院成立大会。

1958年5月19日，中国科学院通告：“兹经1958年4月30日院务常务会讨论，经国务院科学规划委员会批准，同意成立中国科学院陕西分院。原中国科学院西北分院即行撤销[院厅科字（58）192号文件]。”赵守一（中共陕西省委书记）任中国科学院陕西分院院长，崔哲任中国科学院陕西分院党组书记。

陕西分院规格为地师级。院务委员会由24名委员组成，设院长1人，副院长5人，正副秘书长各一人。

陕西分院机关设五个处室：办公室、人事处、器材处、行政管理处、基建办公室；另外还管理一个工厂：中国科学院陕西分院机械仪器修配厂。

陕西分院协助中国科学院管理的单位有38个，初步创造了研究所的物质条件，开展了一定数量的研究课题。三年自然灾害，特别是中苏关系破裂，致使许多项目被迫下马，大批人员被调整到大专院校和企事业单位的基层。陕西分院也深受其累，下属各所有的被撤销，有的被拆散，有的交给高校，有的被合并。保留下来的仅有中国科学院西北生物土壤研究所、中国科学院西安精密机械加工研究所、西北生物土壤研究所西安植物园、西安计算技术研究所、西北化学所等五个单位，后交中国科学院西北分院管理。

1962年4月，中国科学院协商西北局、陕西省委，决定撤消中国科学院陕西分院。1962年9月1日，陕西分院正式停止对外办公。