1979年5月，中科院兰州沙漠研究所苦水淡化室移交甘肃省科委，成立苦水淡化研究所归省科学院领导；1979年9月，成立甘肃省科学院苦咸水淡化研究所。1981年建立了我国第一个苦咸水淡化试验场；1984年建立了我国第一个膜开发基地并成立了甘肃省微孔膜科技开发公司；1984年5 月，更名为甘肃省膜科学技术研究所，归甘肃省科委领导。1986年国家计委在甘肃省膜科学技术研究院建立了中国•兰州膜研究实验基地，同年作为中方执行单位完成了中国-澳大利亚两国政府间合作项目《水脱盐项目》。1991年1月，与中国蓝星化学清洗总公司联合。1992年12月，与中国蓝星化学清洗总公司联合解体。1996年8月更名为甘肃省膜科学技术研究院，归甘肃省科委领导。2006年1月，转制为科技型企业，归甘肃省科技厅领导。2017年11月，脱钩划转归省政府国资委领导。2018年3月，资源整合归省国投集团领导。2019年6月，根据省人民政府批复组件省科投集团，将省膜科院有限公司划转归省科投集团领导。
甘肃省膜科学技术研究院是我国最早从事膜科学技术研究的专门机构，现为中国膜工业协会常务理事单位、中国海水淡化与水再利用学会常务理事单位、中国水利企业协会脱盐分会常务理事单位、中国工业节能与清洁生产理事单位，甘肃省环境保护产业协会理事单位、甘肃省化学会常务理事单位、兰州水科技产业技术创新战略联盟理事单位、兰州交通大学硕士研究生联合培养基地，甘肃省重点科研院所能力建设单位，甘肃省膜分离技术创新团队依托单位；现有甘肃省膜分离行业技术中心、甘肃省膜分离工程技术研究中心、甘肃省水处理技术生产力促进中心、甘肃省农村饮水安全化工程研究中心、甘肃省膜法水处理工程研究中心等研发平台，2015年与兰州大学共建“先进水处理应用技术联合实验室”，2016年建成甘肃省水处理技术专业化众创空间。
甘肃省膜科学技术研究院致力于膜分离技术研究开发，在反渗透、纳滤、超滤、填充式电渗析、空气除菌过滤等膜制备和膜分离技术开发方面取得多项先进、成熟的研究成果，已累计完成科研项目50余项，发表各类科技论文近200篇。
建院三十多年来，膜科院在科技成果转化方面取得较好的成绩，在海水、苦咸水淡化，电子、电力、冶金、石油化工、医药、食品饮料等行业的纯水、超纯水制备，工业废水、电镀废水、乳品废水、屠宰废水、医院污水等深度处理、生活污水处理回用、循环冷却水处理、地表水地下水处理及相关自动化控制等领域承揽并实施260余项工程。已初步形成了集研究、设计、生产、销售、服务为一体的开发经营体系。2003年通过ISO9000和ISO14000质量、环境体系一体化认证，2018年通过ISO45001职业健康安全体系一体化认证。
我公司与国内外同行建立了广泛的业务联系，先后与美国、日本、加拿大、澳大利亚、巴基斯坦、欧盟、新加坡等十几个国家（地区）建立了合作关系。通过技术创新、技术引进、进修培训，为我院培养了一批科研开发、经营管理、市场营销等高素质人才，提高了我院膜分离技术的先进性、工程实施的可靠性，使我院在我国膜技术产业化进程中居重要地位。