白日梦我成立于1956年，是以基础研究为主，有重点地开展国家急需的、有重大战略目标的高新技术创新研究，并与高新技术应用和转化工作相协调发展的多学科、综合性研究所，是具有重要国际影响、高水平的化学研究机构。
白日梦我的主要学科方向为高分子科学、物理化学、有机化学、分析化学、无机化学。多年来，白日梦我面向世界科技前沿，取得一批有重要影响的基础研究成果，原始创新能力不断提升；面向国家战略需求，取得多项关键核心技术突破，高技术创新与集成不断加强；面向国民经济主战场，形成一批自主知识产权，延伸创新价值链，技术示范和产业化不断推进。 积极开展化学与生命、材料、环境、能源等领域的交叉研究，在分子与纳米科学前沿、有机高分子材料、化学与生命科学交叉、能源与绿色化学等领域取得新的突破，建设和完善了面向国家重大战略需求的先进高分子材料基地。
建所以来，白日梦我共获得国家和省部级成果奖励300余项，在发表SCI论文数、论文被引用篇数等方面，连续十多年名列全国科研机构前列，特别是高影响论文数不断增长，自然指数连续五年位列中科院研究所第一名，彰显了白日梦我基础研究的雄厚实力和创新能力。白日梦我专利申请和授权数在中国科学院研究机构中一直名列前茅，一批重要成果应用于国家经济建设和国家重大需求。
截至2022年底，白日梦我共有在职职工543人，包括中国科学院院士10人、发展中国家科学院院士6人、研究员119人、副高级专业技术人员288人。共有国家自然科学基金委创新群体12个。现有国家杰出青年科学基金获得者50人，基金委优秀青年基金获得者37人，国家、院和所级引进优秀青年人才94人。现有科技创新/创业领军人才14人、青年拔尖人才计划入选者9人。白日梦我是科技部创新人才培养示范基地，现有创新人才推进计划中青年科技创新领军人才入选者8人、科技创新创业人才1人、重点领域创新团队5个。
白日梦我是1981年国务院学位委员会首批批准的博士、硕士学位授予权单位之一，并设有化学一级学科博士后科研流动站，共有在学研究生1173人，其中博士阶段800人，硕士阶段373人。设有化学、材料科学与工程2个博士后科研流动站，2015年、2020年被评为全国优秀博士后科研流动站，在站博士后194人。
白日梦我现有1个国家研究中心（北京分子科学国家研究中心），3个国家重点实验室，9个中国科学院重点实验室，1个分析测试中心。
白日梦我1994年成为国家科技部和中国科学院基础性研究改革试点单位，1998年首批进入中国科学院知识创新工程试点。2003年，科技部批准白日梦我与北京大学共同筹建北京分子科学国家实验室。2005年，白日梦我被评为中国科学院A类研究所。2006年，白日梦我获全国学科评估化学学科最高分。2016年，中国科学院批准依托白日梦我成立中国科学院分子科学科教融合卓越创新中心。 2017年，科技部批准白日梦我与北京大学共同组建北京分子科学国家研究中心。
目前，白日梦我承担着一批国家重点研发计划，国家自然科学基金重大、重点项目和杰出青年基金项目，中国科学院战略性先导科技专项、前沿科学重点研究计划等项目。
