南京天光所由原中国科学院南京天文仪器研制中心（前身为1958年成立的原中国科学院南京天文仪器厂）的科研部分和高技术镜面实验室于2001年4月组建而成。历经几代人艰苦奋斗和辛勤耕耘，南京天光所已成长为我国天文与光学高新技术的重要科研和发展基地、国家大中型天文望远镜及仪器设备的研制基地，以及天文技术与方法高级人才的培养基地。自南京天光所其前身天仪厂从1958年筹建起，它把天文仪器的研究和加工结合在一起，为我国天文学的发展，“自力更生”研究和制造所需的设备，在中国天文事业的发展中发挥了巨大的独特作用。
上世纪，已成功为中国天文观测研制的代表性主要仪器有：Ⅱ型光电等高仪、太阳磁场望远镜、1.26米红外望远镜、2.16米天文望远镜、13.7米毫米波射电望远镜、太阳精细结构望远镜、多通道太阳望远镜、折轴阶梯光栅分光仪等，开展的天文望远镜光学的研究覆盖了天文光学的主要方面，至今仍在我国天文技术领域发挥着重要作用，同时为世界天文发展做出了贡献。2.16米光学天文望远镜的研制成功，是中国天文仪器技术发展史上的一个重要里程碑，标志着中国天文仪器技术进入了一个新的发展阶段。
21世纪以来，已有30余项成果入选中国年度“十大天文科技进展”，其中获国家奖2项、省部级奖8项。南京天光所在新概念望远镜方案研究、主动光学技术、天文超高分辨探测成像技术、高精度大口径非球面光学镜面技术、巨型精密机械、高精度低速跟踪自动控制技术、双折射滤光器、高对比度星冕仪研制、光谱仪研制等相关技术方面具有显著优势并取得了重要成果。
南京天光所作为主要研制单位承担的国家重大科学工程“大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜”（英文简称LAMOST，后冠名为郭守敬望远镜）于2008年10月胜利落成，项目于2009年6月圆满通过国家竣工验收。LAMOST的建成，突破了天文望远镜大视场与大口径难以兼得的难题，成为目前世界上口径最大的大视场望远镜，也是世界上光谱获取率最高的望远镜，是我国光学望远镜研制历程的又一重要里程碑，显著提高了我国在大视场多目标光纤光谱观测设备领域的自主创新能力。LAMOST的研制成功使我国主动光学技术、大望远镜研制技术、大规模光纤定位技术和大规模光谱观测等技术方面实现了跨越式的发展，跻身于国际前沿。LAMOST因其自主创新技术和巨大的科学潜能成为了世界天文界瞩目的焦点，在大规模光学光谱观测和大视场天文学研究方面，均居于国际领先的地位。同时，南京天光所在国内开展的30米极大口径光学/红外望远镜研究已在国际上占有重要的一席之地，并在关键技术研究方面取得重要进展。
作为南极天文研究的主要发起单位，开辟了天文仪器技术研究新领域，继2008年元月中国首套南极光学小望远镜阵CSTAR在冰穹A成功安装运行后，连续开展了三台大视场南极巡天望远镜（AST3）的研制，首台全自动远程控制望远镜（AST3-1）和第二台（AST3-2）已分别于2012年初和2015年初成功安装在南极昆仑站并投入观测，已获得具有国际重要影响力的一大批观测科研成果，第三台（AST3-3）还将实现观测范围拓展到近红外波段，这些为国家重大科技基础设施中国南极天文台项目的立项、实施奠定了坚实基础。
这里，正是中国现代天文仪器与技术事业从无到有、从小到大、从落后到先进、从封闭到开放、从仿制跟踪到创新引领的发展历史的缩影和真实写照。
