Historia Instytutu rozpoczyna się w roku 1953, kiedy to otworzono w Poznaniu filię warszawskiego Instytutu Fizyki PAN, czyli Zakład Ferromagnetyków i Ferroelektryków, kierowany przez Szczepana Szczeniowskiego. W roku 1956 wyodrębnił się z niego Zakład Ferromagnetyków (pod niezmienionym kierownictwem) oraz powstał Zakład Dielektryków pod kierunkiem Arkadiusza Piekary. Kolejnym etapem było powstanie w roku 1966 Zakładu Radiospektroskopii, kierowanego przez Jana Stankowskiego. Wreszcie w roku 1975 utworzono Instytut Fizyki Molekularnej (IFM PAN), będący samodzielną już placówką Polskiej Akademii Nauk. Pierwszym dyrektorem został Jan Stankowski (1975-1985), a następnie Instytutem kierowali: Janusz Morkowski (1986-1991), Bogdan Bułka (1992-1998), Narcyz Piślewski (1998-2005) oraz Andrzej Jezierski (2006-2014). Od roku 2014 funkcję dyrektora sprawuje Prof. dr hab. Bogdan Idzikowski.

W roku 2009 Instytut zatrudniał 120 pracowników, w tym 75 naukowych (19 profesorów, 23 docentów oraz 33 doktorów), 15 inżynierów i techników, 2 bibliotekarzy, a także 28 pracowników administracyjnych i należących do personelu technicznego. Prace naukowe dotyczą przede wszystkim badań podstawowych w zakresie fizyki fazy skondensowanej i prowadzone są w 14 zakładach badawczych zarówno metodami doświadczalnymi, jak i teoretycznymi. Każdego roku pracownicy Instytutu publikują około 140 artykułów w czasopismach o międzynarodowym zasięgu oraz prezentują około 200 prac na konferencjach krajowych i międzynarodowych. Mniej więcej połowa tych prac powstaje w ramach współpracy z partnerami zagranicznymi.

Rada Naukowa Instytutu, w której skład wchodzą jego samodzielni pracownicy naukowi oraz wybitni uczeni z różnych krajowych ośrodków naukowych, ma uprawnienia do nadawania stopni naukowych doktora i doktora habilitowanego.

W latach 2002-2005 w Instytucie działało Centrum Doskonałości Unii Europejskiej Magnetyczne i Molekularne Materiały dla Elektroniki Przyszłości (MMMFE). Jego głównym zadaniem było rozwijanie nowych kierunków badań oraz integracja z wiodącymi placówkami naukowymi w Europie. Instytut był również koordynatorem krajowej sieci naukowej Nowe Materiały dla Magnetoelekroniki (MAG-EL-MAT), której działalność jest związana przede wszystkim ze spintroniką.

Instytut przywiązuje dużą wagę do kształcenia studentów i młodzieży ze szkół średnich. Obecnie w ramach Studium Doktoranckiego rozprawy doktorskie w zakresie fizyki fazy skondensowanej przygotowuje 1 osób. Co roku kilkunastu studentów Wydziału Fizyki Technicznej Politechniki Poznańskiej robi w Instytucie prace dyplomowe, później wielu z nich zostaje uczestnikami Studium Doktoranckiego. Szczególną imprezą, adresowaną do studentów oraz zainteresowanej fizyką uzdolnionej młodzieży licealnej, są coroczne Warsztaty Fizyki Niskich Temperatur Lato z Helem, organizowane w filii Instytutu w Odolanowie.