История института начинается с организации в 1941 г. в г. Якутске по инициативе основоположника мерзлотоведения проф. М. И. Сумгина научно-исследовательской мерзлотной станции Института мерзлотоведения им. В. А. Обручева АН СССР (Москва). В 1956 г. мерзлотная станция была преобразована в Северо-Восточное отделение московского института. В 1960-1961 гг. на базе этого отделения был создан Институт мерзлотоведения Сибирского отделения АН СССР. В его состав также вошли Игарская, Анадырская и Алданская научно-исследовательские мерзлотные станции.
В настоящее время в структуру института входят 8 научных подразделений в г. Якутске, включает в себя пять региональных научных подразделений. Они изучают динамику многолетнемерзлых пород в районах интенсивного промышленного освоения криолитозоны Якутии (Вилюйская научно-исследовательская мерзлотная станция); альпийскую криолитозону нашей планеты (Казахстанская высокогорная геокриологическая лаборатория, г. Алматы); весьма динамические мерзлотные процессы, происходящие в приарктических регионах страны (Игарская геокриологическая лаборатория, Красноярский край); многолетнемерзлый породы крайнего Северо-Востока Евразии (Северо-Восточная научно-исследовательская мерзлотная станция, г. Магадан). На геокриологических стационарах, расположенных в различных районах Сибири, также проводятся комплексные мониторинговые научные исследования.
В настоящее время в институте работает 222 человек, в том числе 68 научных сотрудника, из них 18 докторов и 28 кандидата наук. Среди научных сотрудников 1 действительный член Академии естественных наук России, 1 действительный член Нью-Йоркской академии наук, 1 действительный член Европейской академии естествознания, 3 действительных члена и 2 член корреспондент Российской инженерной академии.
Организатором и бессменным руководителем (1961-1987 гг.) Института мерзлотоведения СО РАН был один из основоположников геокриологической науки России, первый Президент Международной ассоциации по мерзлотоведению (1983-1988 гг.), Герой социалистического труда, Заслуженный деятель науки и техники РСФСР и ЯАССР академик Павел Иванович Мельников (1908-1994 гг.). С 1988 по 2003 г. директором института был действительный член Международной инженерной академии и Академии наук РС (Я), заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук Каменский Ростислав Михайлович (1936-2008 гг.). С 2004 г. по 2011 г. директором института являлся действительный член Российской инженерной академии, заслуженный деятель науки РФ и РС(Я), доктор технических наук Чжан Рудольф Владимирович.
В настоящее время исполняющим обязанности директора института является доктор геолого-минералогических наук Железняк Михаил Николаевич.
Тематика научных исследований соответствует основному направлению научных исследований, определенному Уставом института, утвержденным постановлением Президиума РАН № 97 от 11.03.2008 г. В этом документе установлены следующие основные направления научных исследований:
Сотрудниками института основаны и развиты новые научные направления в геокриологии, установлены основные закономерности формирования, распространения и развития многолетнемерзлых толщ, разработаны принципы, методы и способы строительства зданий и сооружений в криолитозоне, издано около 350 научных монографий, специализированных карт, методических и учебных пособий, внедрено в производство более 150 научно-технических разработок (рекомендаций, патентов и изобретений).
Помимо фундаментальных исследований, институт традиционно принимает активное участие в государственных целевых и интеграционных научных программах, в конкурсных международных, федеральных и региональных научно-технических проектах, в исследованиях по грантам РФФИ, а также в хоздоговорных работах по заявкам различных организаций и предприятий. В последние годы сотрудниками института проведен комплекс геокриологических исследований по научному сопровождению следующих мегапроектов: Южно-Якутский гидроэнергетический комплекс; Талаканское нефтегазо-конденсатное, Эльконское урановое, железорудные и угольные месторождения Южной Якутии; алмазоносные рудники «Мир», «Айхал» и «Удачный»; нефтепровод Восточная Сибирь-Тихий океан; железные дороги Улак-Эльга и Томмот-Кердем-Якутск; Ванкорское нефтегазовое месторождение; Эвенкийская ГЭС (на р. Нижняя Тунгуска).
Институт располагает достаточно мощной материально-технической базой: административно-лабораторными зданиями общей площадью 7877,2 кв.м, производственными зданиями 2599,2 кв. м, складскими и подсобными помещениями; 1128,2 кв. м. Кроме того, он имеет уникальную подземную лабораторию площадью около 280 кв. м для проведения длительных экспериментов с мерзлыми грунтами при естественных отрицательных температурах окружающей среды.
За крупные успехи в развитии отечественной геокриологии институт в 1969 г. был награжден орденом Трудового Красного Знамени. В 1995 г. Указом Президента Республика Саха (Якутия) М.Е. Николаева институту было присвоено имя его основателя и первого директора академика Мельникова Павла Ивановича.
В 2010 г. институт получил лицензию с правом ведения образовательной деятельности по специальности 25.00.08 «инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение». С 1991 г. в институте действуют филиалы кафедры мерзлотоведения геологоразведочного факультета Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова.
Институт является членом саморегулируемой организации – Накомерческого партнерства содействия развитию инженерно-изыскательской отрасли «Ассоциация инженерные изыскания в строительстве», свидетельство о допуске к работам по инженерным изысканиям 01-И-№1091 от 15 февраля 2010 г.