IO-CSIC es una institución dinámica formada por científicos de elevado prestigio internacional. Su producción científica y tecnológica contribuye de forma significativa a la misión del CSIC de crear un impacto visible en la ciencia y la sociedad. La investigación desarrollada en el instituto abarca múltiples áreas, entre las que se incluyen la óptica visual, la biofotónica, las ciencias de la imagen, las medidas de radiación óptica, la dinámica no lineal de sistemas ópticos, los sistemas fotónicos de fibra óptica, la nanofotónica, la fotónica con iones de altas energías, la fotónica de nanoestructuras y la ciencia ultrarrápida.

El Instituto de óptica "Daza de Valdés" fue fundado en 1946 por el Prof. José Otero, que se encontraba desde 1939 a cargo de la "Sección de óptica" del Instituto de Física "Alonso de Santa Cruz" (parte del Instituto Rockefeller), en el actual campus de Serrano del CSIC, en Madrid. El Instituto se desplazó en 1950 a su ubicación actual, un nuevo edificio, también dentro del campus, diseñado por el arquitecto Fisac. La investigación en el Instituto de óptica se centraba originalmente en dos áreas principales: visión y espectroscopía, contando en ambas con investigadores de elevado prestigio internacional, cuya actividad se expandió pronto hacia la óptica fisiológica, la exploración ocular, el diseño de sistemas ópticos, la fotografía, la espectroscopía infrarroja y la óptica física; a las que se añadirían en una etapa posterior la microscopía electrónica, el estudio de espectros atómicos, el estudio de materiales luminiscentes, la colorimetría y la fotometría. En 1956 el instituto fue reasignado al Patronato Juan de la Cierva, organismo del CSIC dedicado al desarrollo tecnológico.

En los años siguientes el Instituto de óptica, uno de los más antiguos del CSIC, continuó promoviendo la investigación de calidad en óptica, con frecuentes visitas de prestigiosos profesores internacionales, publicaciones en las revistas internacionales de mayor prestigio e importantes colaboraciones internacionales (desde los años 40 y 50), así como desarrollando programas de formación (fundando la primera Escuela de óptica y Optometría), de transferencia tecnológica (fundando en los años 50 la Empresa Nacional de óptica) y la promoción de la óptica en la sociedad (fundando la Sociedad Española de óptica y su revista "óptica Pura y Aplicada" en los años 60).

IO-CSIC continuó representando un papel importante en la investigación y formación académica nacional en óptica durante los 60, 70 y 80, contribuyendo a formar a la mayor parte de los catedráticos de óptica de las universidades españolas. Durante este período el instituto desarrolló colaboraciones con varias comisiones internacionales, como el Comité Internacional de Pesos y Medidas, que llegó a estar presidido por el fundador del instituto, José Otero, durante el período 1968-1975. En 1977 el CSIC fue reorganizado, desapareciendo el Patronato Juan de la Cierva. El instituto fue reorganizado en 7 nuevas unidades de investigación: Imágenes y Visión, Radiometría y Colorimetría, óptica Física, Espectros Atómicos y óptica Cuántica, Espectros Moleculares, Propiedades ópticas de los Sólidos y Energía Solar.

Posteriores reestructuraciones en las décadas de los 90 y 2000 han dado lugar finalmente a la composición actual del instituto, que conserva su espíritu original de búsqueda de la excelencia en la investigación y desarrollo tecnológico en todos los aspectos de la óptica.