上海大学材料基因组工程研究院起步于2012年初。近年来在中国工程院前院长徐匡迪院士的鼓励和推动下，上海大学的材料基因组研究学术气氛浓厚，研究交流活跃，曾先后于2012年5月举办了国内首个“材料基因组工程”专题学术论坛，徐匡迪院士、王崇愚院士、崔俊芝院士等会来自国内外的近二十余名专家出席了本次学术论坛并作学术报告，同年获得市教委“085”专项高额经费支持启动了“材料基因工程”研究。2014年4月，由中国硅酸盐学会，中国工程院化工、冶金与材料工程学部，上海大学共同主办的第六届无机材料专题——材料基因组工程研究进展研讨会在上海大学召开。几年来，上海大学材料基因组研究秉承“学科高度融合、数据与计算集成、研究与应用结合”等材料加速研发理念，在科学研究、团队建设、平台构架和人才培养方面有了长足的积累，在数据库建设、集成计算与软件开发、结构与物性表征、服役与失效等基地建设方面进行了大量基础性工作。
2014年7月张统一院士加盟上海大学被聘为研究院院长，徐匡迪院士任名誉院长，研究院正式成立。研究院下设计算材料科学中心、材料科学数据库中心、材料表征科学与技术研究所、智能材料及应用技术研究所、先进能源材料研究开发中心等单位。目前研究院拥有中国科学院和中国工程院院士6名（含兼职4名）、973首席科学家1名、以及国家杰出青年基金获得者4名在内的50余名专家学者组成的研究团队。在结构材料、能源材料、智能与功能材料等若干研究方向形成了有特色的研究基地，承担国家973、863、国家自然科学基金重点和面上等科技计划50余项。并在上海市政府领导下，作为牵头单位协同复旦大学、华东理工大学、上海交通大学、上海材料研究所、中科院上海硅酸盐研究所、中科院上海应用物理研究所（上海光源）等单位承担着“上海材料基因组工程研究院”的建设。在高层次人才培养方面，按照国际化标准对接材料科学前沿原始创新和先进制造业的应用需求。