Постановою Ради народних комісарів УРСР №328 від 9 березня 1945 року і постановою Президії АН УРСР №5 від 23 березня 1945 року в складі відділення технічних наук АН УРСР створена лабораторія машинобудування і проблем сільськогосподарської механіки на правах інституту, визначені напрямки науково-дослідних робіт: вирішення проблем сільськогосподарського машинобудування і тракторобудування, розробка теорії сільськогосподарських машин і технологічних процесів сільськогосподарського виробництва, міцності конструкції, розробка процесів газифікації сільського господарства.

Постановою президії АН УРСР від 6 травня 1945 року у ведення лабораторії переданий відділ високоміцних чавунів з Інституту чорної металургії АН УРСР.

У 1950 році відповідно до розпорядження Ради Міністрів СРСР №521-р від 15 січня, Постанові Ради Міністрів УРСР №221 від 31 січня і Постанові Президії АН УРСР від 10 лютого 1950 р. лабораторія була реорганізована в інститут машинознавства і сільськогосподарської механіки із структурою:

1. Відділ сільськогосподарського машинобудування
   
2. Відділ теорії сільськогосподарських машин
   
3. Тракторно-енергетичний відд
   іл
   
   1. Технологічний відділ
      
   2. Відділ конструктивної міцності сільгоспмашин
      
   3. Відділ конструювання нових машин
      
   4. Сектор упровадження
      
   5. Бібліотека
      
   6. Адміністративно-господарський відділ
      
   7. Науково-експериментальна майстерня
      
   Постановою Президії АН УРСР від 23 березня 1953 року Інститут машинобудування і сільськогосподарської механіки переведений з відділення сільськогосподарських наук у відділення технічних наук АН УРСР.
   
   У 1958 році інститут реорганізований в інститут ливарного виробництва. Спрямованість науково-дослідних робіт: розробка і впровадження у виробництво нових прогресивних технологічних процесів, створення удосконаленого ливарного устаткування, упровадження комплексної механізації й автоматизації основних процесів ливарного виробництва і застосування нових формувальних матеріалів. Постановою Президії від 10 жовтня 1958 року (Протокол №55) в інституті організована лабораторія утоми матеріалів на базі лабораторії відділу міцності.
   
   У 1959 році організовані лабораторії: по застосуванню радіоактивних ізотопів і по застосуванню бентонітів у ливарному виробництві.
   
   Постановою Ради Міністрів УРСР №740 від 18 травня і №1858 від 17 листопада 1960 року інститут призначений в галузі ливарного виробництва і виробництва виробів з кам'яного лиття.
   
   Для вирішення комплексних наукових завдань в галузі ливарного виробництва постанова Президії АН УРСР (Протокол №39) від 11 серпня 1961 року організовані відділи сталевого лиття і лабораторія радіоактивних досліджень лиття.
   
   Відповідно до розпорядження Ради Міністрів УРСР №1186-р від 21 вересня 1958 року і Постановою Ради Міністрів УРСР №740 від 18 травня 1960 року і Постановою Президії АН УРСР визначені основні напрямки подальшої наукової діяльності інституту:
   
   Розробка наукових основ ливарного виробництва: теорія кристалізації литих сплавів, створення і розробка нових литих сплавів, розробка наукових основ проектування нових технологічних процесів у ливарному виробництві, пошуки нових технологічних процесів плавки і виготовлення форм, вивчення властивостей литих сплавів і формувальних матеріалів;
   Розробка наукових основ комплексної автоматизації і механізації плавильних агрегатів, теоретичних розробок в галузі автоматизації дозування і розливу рідкого металу, створення комплексної автоматизації і механізації процесів виготовлення ливарних форм, створення спеціалізованих лічильно-обчислювальних пристроїв для керівництва ливарними технологічними процесами;
   Розробка і впровадження нових вихідних ливарних матеріалів і сплавів, комплексній механізації й автоматизації процесів ливарного виробництва. У зв'язку з цим затверджена наступна структура інституту:
   
   
   1. Відділ чавунного лиття
      
   2. Відділ сталевого лиття
      
   3. Відділ формувальних матеріалів
      
   4. Відділ автоматизації і механізації лит. процесів
      
   5. Відділ кам'яного лиття
      
   6. Відділ металознавства і термічної обробки
      
   7. Лабораторія точного лиття
      
   8. Лабораторія радіоактивних досліджень лиття
      
   
   У 1963 році відділ кам'яного лиття перетворений у лабораторію кристалізації і формоутворення виробів з окісних розплавів.
   
   Постановою Президії АН УРСР від 5 вересня 1963 року визначений науковий профіль інституту: дослідження теоретичних основ формування твердих тіл з розплавів, процесів кристалізації, модифікації і легування литих сплавів, створення нових технологічних процесів лиття чорних, кольорових і рідких металів і їхніх сплавів, розробка спеціалізованих обчислювальних машин для автоматичного керування ливарними процесами.
   
   На підставі Постанови Президії АН УРСР від 3 жовтня 1963 року інституту встановлена структура:
   
   
   1. Відділ модифікування сплавів
      
   2. Відділ легування і структурних перетворень
      
   3. Відділ процесів плавлення сплавів і формування злитків
      
   4. Відділ нових методів лиття
      
   5. Відділ фізико-хімічної механіки литих матеріалів
      
   6. Відділ фізико-хімії формувальних матеріалів
      
   7. Відділ гідродинаміки формоутворення сталевого лиття
      
   8. Відділ автоматизації процесів лиття
      
   9. Лабораторія кристалізації і формоутворення виробів з окісних розплавів
      
   10. Лабораторія кристалізації металів і сплавів
   
   Відповідно до Постанови Ради Міністрів УРСР №1408 від 28 грудня 1963 року і Постановою Президії АН УРСР №4 від 15 січня 1964 року інститут ливарного виробництва реорганізований в Інститут проблем лиття АН УРСР. У 1965 році створені відділи технології лиття і техніко-економічних досліджень, координації й інформації; відділ гідродинаміки і формоутворення реорганізований у відділ магнітної гідродинаміки, а відділи процесів плавлення сплавів і формування злитків об'єднані у відділ лиття сталі.
   
   Постановою Президії НАН України від 9 лютого 1996 року №49 Інститут проблем лиття перейменований у Фізико-технологічний інститут металів і сплавів Національної академії наук України.
   
   Зараз основним науковим напрямком діяльності Інституту визначено дослідження фізико-хімічних процесів при виплавці, обробці та твердненні сплавів і створення технологічних засад одержання нових матеріалів, розробки обладнання та виготовлення металопродукції.
   
   У результаті проведеної реорганізації підрозділів у даний час структура Інституту включає наступні 14 відділів:
   
   
   1. Відділ фізико-хімії сплавів
      
   2. Відділ композиційних матеріалів
      
   3. Відділ високоміцних конструкційних та спеціальних сталей
      
   4. Відділ металознавства та фазово-структурних перетворень сталей та сплавів
      
   5. Відділ безперервного лиття та деформаційних процесів
      
   6. Відділ процесів плавки та рафінування сплавів
      
   7. Відділ фізико-хімії ливарних процесів
      
   8. Відділ високоміцних та спеціальних чавунів
      
   9. Відділ концентрованих енергетичних впливів
      
   10. Відділ фізико-технологічних процесів лиття алюмінієвих сплавів
       
   11. Відділ магнітної гідродинаміки
       
   12. Відділ математичних методів досліджень та інформаційно-комп’ютерних технологій
       
   13. Відділ координації науково-дослідних робіт
       
   14. Відділ трансферу технологій та патентування