1958年，根據中共中央成都會議精神，為了適應工農業生產大躍進的形勢和國防建設的要求，中國科學院協商陜西省委于1958年4月11日決定：成立中國科學院陜西分院。
1958年4月27日，中國科學院在西安舉行了500多人參加的陜西分院成立大會。
1958年5月19日，中國科學院通告：“茲經1958年4月30日院務常務會討論，經國務院科學規劃委員會批準，同意成立中國科學院陜西分院。原中國科學院西北分院即行撤銷[院廳科字（58）192號文件]?！壁w守一（中共陜西省委書記）任中國科學院陜西分院院長，崔哲任中國科學院陜西分院黨組書記。
陜西分院規格為地師級。院務委員會由24名委員組成，設院長1人，副院長5人，正副秘書長各一人。
陜西分院機關設五個處室：辦公室、人事處、器材處、行政管理處、基建辦公室；另外還管理一個工廠：中國科學院陜西分院機械儀器修配廠。
陜西分院協助中國科學院管理的單位有38個，初步創造了研究所的物質條件，開展了一定數量的研究課題。三年自然災害，特別是中蘇關系破裂，致使許多項目被迫下馬，大批人員被調整到大專院校和企事業單位的基層。陜西分院也深受其累，下屬各所有的被撤銷，有的被拆散，有的交給高校，有的被合并。保留下來的僅有中國科學院西北生物土壤研究所、中國科學院西安精密機械加工研究所、西北生物土壤研究所西安植物園、西安計算技術研究所、西北化學所等五個單位，后交中國科學院西北分院管理。
1962年4月，中國科學院協商西北局、陜西省委，決定撤消中國科學院陜西分院。1962年9月1日，陜西分院正式停止對外辦公。
