สวทช.จัดตั้งขึ้นตามพระราชบัญญัติพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี พ.ศ. 2534 (มีผลบังคับใช้วันที่ 30 ธันวาคม 2534) จึงอาจกล่าวได้ว่าได้เริ่มดำเนินการตั้งแต่ปี 2535 เป็นต้นมา ภายใต้การกำกับดูแลของคณะกรรมการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (กวทช.) อย่างไรก็ตามในการจัดตั้ง สวทช. นั้นเป็นการรวม 4 หน่วยงานที่ได้เริ่มดำเนินการมาก่อนหน้าแล้ว คือ ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (พ.ศ. 2526)โครงการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเพื่อการพัฒนา (พ.ศ. 2528)ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (พ.ศ. 2529)และศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ
ตามหลักการและเหตุผลท้ายพระราชบัญญัติพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี พ.ศ. 2534 ระบุไว้ชัดเจนถึงมูลเหตุการจัดตั้ง สวทช. ว่า "การที่รัฐบาลจะนำวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมาใช้ในการพัฒนาประเทศอย่างมีประสิทธิผลและประสิทธิภาพ จำเป็นต้อง เพิ่มสมรรถนะทางวิศวกรรมและสมรรถนะทางเทคโนโลยีอื่นๆ ตลอดจนการบริการทางเทคโนโลยีด้านต่างๆ ไปพร้อมกันด้วย ..."
