新中國成立不久，柴達木盆地鹽湖資源的考察與開發(fā)利用受到黨和國家的重視，鹽湖科學研究工作逐漸得到蓬勃發(fā)展，逐步揭開了鹽湖寶藏的奧秘。
1951年，蘭州大學教授戈福祥上書政務(wù)院，建議國家重視柴達木盆地鹽湖資源的科學研究和開發(fā)，當時政務(wù)院副總理李富春將此建議批轉(zhuǎn)給中國科學院考慮。1955年，中國科學院化學研究所據(jù)此建議組建了由柳大綱教授領(lǐng)導的物化分析組，1956年對青海茶卡鹽湖進行物理化學研究。同年中蘇兩國科學院合作會談中，“柴達木盆地鹽湖科學調(diào)查”被列入合作項目之一。
隨著社會主義建設(shè)和科學技術(shù)的發(fā)展，鹽湖資源系統(tǒng)的調(diào)查和研究，提到議事日程。1956年制訂的“十二年國家重大科學技術(shù)發(fā)展規(guī)劃”的第九項和第二十七項已有鹽湖礦床利用的研究內(nèi)容。
1957年5月，在中國科學院綜合考察委員會的具體領(lǐng)導下，組建了以柳大綱為隊長，袁見齊、韓沉石為副隊長的“中國科學院鹽湖科學調(diào)查隊”。參加的單位有地質(zhì)部、化學工業(yè)部上?；ぱ芯吭骸⑹称饭I(yè)部鹽務(wù)總局，地質(zhì)部632石油地質(zhì)普查大隊。調(diào)查對象為柴達木盆地的大柴旦、察爾汗、達布遜、尕斯庫勒、昆特依和一里坪等鹽湖及芒崖礦區(qū)。鹽湖科研工作者滿腔熱情地踏進了可愛的鹽湖區(qū)，從此我國鹽湖科研事業(yè)如春苗出土般迅速發(fā)展。
在1957年至1964年期間，鹽湖科學調(diào)查隊和其他有關(guān)單位，對柴達木盆地鹽湖特別是大柴旦和察爾汗兩湖區(qū)進行了重點深入研究。開展了水文地質(zhì)及水化學、礦床物質(zhì)成分、采選礦、鹽田結(jié)構(gòu)與日曬工藝、化學加工、天然鹽物化分析、湖水綜合利用等試驗研究工作，成績顯著，取得了開創(chuàng)性的成果。通過考察，編制出我國第一份五十萬分之一的柴達木盆地鹽湖水化學圖；分別在大柴旦和察爾汗鹽湖發(fā)現(xiàn)了柱硼鎂石礦和光鹵石礦；并在大柴旦鹽湖硼礦中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了多種硼酸鹽，其中章氏硼鎂石和水碳硼石系在我國首次發(fā)現(xiàn)；為國家提供硼、鉀、鋰、鎂等礦產(chǎn)基地，并使這些資源盡早投入開發(fā)利用。1957年和1958年先后建大柴旦化工廠和察爾汗鉀肥廠，分別利用大、小柴旦湖的鈉硼解石礦生產(chǎn)硼砂，利用察爾汗鹽湖光鹵石礦生產(chǎn)鉀肥產(chǎn)品。
與此同時，以中國科學院地質(zhì)研究所所長、學部委員侯德封教授為隊長的中國科學院青（海）甘（肅）綜合考察隊也組成鹽湖分隊，對柴達木盆地西部鹽湖沉積、天青石沉積和東、西臺吉乃爾湖以及一里坪鹽湖進行綜合考察。侯德封教授在指導石油地質(zhì)研究中，發(fā)現(xiàn)了湖泊沉積天青石礦層，并組織和指導中國科學院蘭州地質(zhì)研究所在大風山開展了天青石礦床的地質(zhì)研究及鹽礦考察，進行了有關(guān)礦產(chǎn)資源的地質(zhì)研究工作。
1958—1960年，中蘇兩國科學院合作開展了“柴達木盆地鹽湖資源勘探與利用”研究項目，參加單位有中國科學院化學研究所、蘭州地質(zhì)研究所、化工部上?；ぱ芯吭号c天津化工研究院、北京地質(zhì)學院、北京大學和蘭州大學。柳大綱是這個項目的中方負責人。
1960年4月，鹽湖科學調(diào)查隊在北戴河召開第一次全國鹽湖鹽礦學術(shù)會議。會上，柳大綱先生根據(jù)前幾年鹽湖考察和科研作報告，概括了柴達木盆地鹽湖資源具有多、大、富、全的四大特點，提出了以資源為對象的如同海水化學一樣的“鹽湖化學”分支學科，并論述了鹽湖化學研究有十個方面的具體任務(wù)。
1962年10月，中國共產(chǎn)黨召開的八屆十中全會，確定以農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)的方針。由于農(nóng)業(yè)急需化肥，在中國科學院副院長竺可楨的倡導下，鹽湖科研工作進一步活躍起來。1963年2月，中共中央、國務(wù)院在北京召開全國農(nóng)業(yè)科技會議，會上確定在察爾汗鹽湖建設(shè)年產(chǎn)十萬噸鉀肥廠。隨后國家科委組建了以許杰（地質(zhì)部副部長）、柳大綱、孫艷青（化工部科技司司長）為副組長的鹽湖專業(yè)組，組織和協(xié)調(diào)鹽湖開發(fā)利用研究工作。根據(jù)黨的八屆十中全會精神和國務(wù)院的指示，國家科委曾于1963-1964年主持制訂了1963-1972年“十年鹽湖科學研究規(guī)劃”，明確提出了鹽湖科研工作的方向與任務(wù)。為從組織上能保證完成任務(wù)，《規(guī)劃》中還明確要求地質(zhì)部組建鹽湖地質(zhì)研究所，中國科學院成立鹽湖研究所，化工部建立鹽湖化工綜合利用研究所。
1964年5月，中國科學院黨組決定以院屬西北化學研究所為基礎(chǔ)，抽調(diào)蘭州地質(zhì)所、北京化學所和西北高原生物研究所的有關(guān)研究人員組建鹽湖研究所，由西北化學所負責籌建。從各方面條件考慮，所址設(shè)在西寧。經(jīng)過一年的籌建，建所條件基本具備，中國科學院鹽湖研究所于1965年3月6日在西寧正式成立。柳大綱兼任所長，常韜任副所長，景松林任黨委副書記，全所職工共211人。
1965年，化工部以部屬天津化工研究院、上?；ぱ芯吭骸⑦B云港化工礦山設(shè)計研究院等部分室組為主，以及部屬其他幾個單位部分人員和青海省海西州大柴旦鹽田試驗隊等單位籌建化工部鹽湖化工綜合利用研究所。1966年6月，由國家建委提議，國家科委批準，化工部鹽湖化工綜合利用研究所并入中國科學院鹽湖研究所，隸屬中國科學院領(lǐng)導。
1970年，由中國科學院與青海省雙重領(lǐng)導，所名改為中國科學院青海鹽湖研究所，一直沿用至今。
1981年，中國科學院委托蘭州分院代管，實行以中國科學院和青海省雙重領(lǐng)導，并以中國科學院為主的領(lǐng)導體制。從此，我國鹽湖事業(yè)的發(fā)展進入了科研力量相對集中，科研條件逐漸改善，科研水平不斷提高的新階段。
2016年5月，經(jīng)中國科學院黨組決定，由寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所、蘭州油氣資源研究中心、蘭州文獻情報中心以及西北高原生物研究所、青海鹽湖研究所整合成立中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院，青海鹽湖所成為西北研究院二級事業(yè)法人單位。
2023年5月，青海鹽湖所由西北生態(tài)環(huán)境資源研究院的下屬事業(yè)單位調(diào)為院直屬事業(yè)單位。
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