Необходимость создания специальной лаборатории № 3 была связана с развитием атомного проекта. В это время параллельно рассматривалось несколько возможностей создания реакторов, разные технические решения. Для разработки и реализации одного из путей реализации ядерного реактора и была создана Лаборатория № 3 АН СССР. Затем лаборатория №3 получила название «ТТЛ (Теплотехническая лаборатория) АН СССР». Современное название присвоено институту постановлением Президиума АН СССР № 730 от 21-го ноября 1958 г.