本所的成立可以溯至民國六十年臺灣省立教育學院創校之時即已設立的科學教育學系，該系創設的宗旨在於提高中學數理科教師的水準，最初兩年係以實驗班方式招收專科畢業的在職教師。其後實驗班停止招生，改為參加聯合招生，並逐年設立數學、物理、生物、和化學四組，每組必修課程皆比照部頒師範院校類似科系的課程標準。由於科學教育學系屬下的四組，每年皆各招生一班，其規模和功能實際上是相當於四個學系，因此經報部核准後，各組於民國七十年獨立成系。為承續科學教育學系統合數學、物理、化學、和生物等各系在推展科學教育工作和進行科學教育研究方面的功能，本校各系熱心科學教育的同仁皆建議及早成立科學教育研究所，是以自民國七十年以後，本校即積極致力於科學教育研究所碩士班的籌設，迭經數年的努力，終於獲准在民國七十六年正式成立。之後，由於成立博士班的需求日益殷切，加以所內師資日愈整齊，乃於民國八十二年申請成立博士班，並獲教育部通過。目前本所有碩士班和博士班，體制相當完備，所內師生對於國內科學教育的研究有相當重大的貢獻。

教學目標：

　　本所與本院數學、物理、化學、生物四系除在教學與研究方面密切配合外，並共同協助中部地區中等學校科學教育工作推展，有關的工作包括高中科學教育輔導、實驗競賽評審、科學展覽評審、以及指導各校辦理科學研習活動等等。此外，有關中學數理教師的在職進修，配合本校進修部，本所自設立之初即開設暑期及夜間之研究所四十學分班，每年每班招收40餘位在職進修教師，由於課程設計強調與教學實務配合，因此頗獲好評。民國88年因應教育部對在職進修制度的改變，上述40學分班停止招生，改設教學碩士班，對修畢進修學分之在職教師特頒授碩士學位。