1956年6月1日，为响应中央“向科学进军”的号召，开展公路科研事业，交通部决定在公路总局材料试验所的基础上成立“交通部公路总局公路科学研究院筹备处”，任命曾威为筹备处主任。

1956年8月1日，交通部公路总局公路科学研究院筹备处从由交通部公路总局领导改由交通部直接领导，命名为“交通部公路科学研究院筹备处”。

1956年10月10日，国务院全体会议第38次会议审议通过交通部干部职务任免，任命马奔同志为交通部公路科学研究院院长，曾威和王能何两位同志为副院长。

1958年11月8日，由于精简机构、压缩编制，交通部将公路科学研究院改为交通部公路科学研究所。

1960年11月28日，交通部决定，公路科学研究所、水运科学研究所调整合并为交通部交通科学研究院，马奔同志任院长。

1970年6月22日，原铁道部、交通部和邮电部邮政部分合并成立交通部。

1972年1月6日，交通部决定，自1972年1月1日起，将原铁道部铁道科学研究院和交通部交通科学研究院正式合并，合并后定名为“交通部科学研究院”。

1975年1月17日，全国人大四届会议决定将原交通部划分为铁道部和交通部，1月27日起两部分开办公。

1975年1月29日，铁道部、交通部临时领导小组决定，交通部科学研究院自1975年2月1日起，分为铁道部铁道科学研究院和交通部交通科学研究院。

1975年3月6日，交通部下发通知，公路院定名为“交通部科学研究院”，为部属一级事业单位。

1981年3月14日，交通部党组第21次会议讨论决定，交通部科学研究院与交通部科技局合为一个机构，将交通部科学研究院现有的水运所、公路所分开，独立运行，均为局级单位，由部领导。公路所名称定为交通部公路科学研究所。

2005年11月17日，为进一步完善交通科技创新体系建设，交通部决定，交通部公路科学研究所启用交通部公路科学研究院名称。

2009年11月20日，交通运输部下发通知，要求部属单位原冠“交通部”字样的单位名称改冠“交通运输部”字样，自2010年1月1日起统一启用新名称。