上海空间电源研究所的前身是上海长宁蓄电池厂，建立于1960年12月31日，由原上海电池厂的六车间（导弹储备电池试制车间）和上海蓄电池厂的新品试制车间（锌银电池车间）合并而成，研制生产铅氟硅酸储备电池和高能锌银电池。

      1966年2月，为支援三线建设，绝大部分职工和锌银产品内迁至贵州遵义，组成梅岭化工厂（3401厂），长宁蓄电池厂开始内迁。1967年底起，在不断开发化学电源产品基础上，又逐步发展物理电源和电子自动控制专业产品，于1979年6月改名上海新宇电源厂（长宁路350号）。

      1990年11月，航空航天部发文同意在上海新宇电源厂基础上，筹建上海空间电源研究所，对外名称为“上海空间电源研究所”，实行厂所合一，二块牌子，一套班子。

      1996年5月，上海空间电源研究所和上海新宇电源厂实行军民分线独立运行，上海空间电源研究所搬迁至徐汇区苍梧路388号，新宇电源厂搬迁至老沪闵路165号。

      2007年1月，根据上海航天局军工科研生产结构调整的要求，将原805所载人航天工程电源研究室调整至上海空间电源研究所，进一步整合和加强了航天器电源分系统的研制力量。

      2010年7月，为满足空间电源科研生产能力提升的需要，上海空间电源研究所整体搬迁至闵行区东川园区，园区占地面积为137亩，建筑面积为5.3万平方米。

      2012年12月，上海空间电源研究所东川园区二期建设正式启动，园区新建科研仿真楼，占地3358平方米，建筑面积5.45万平方米，设计层高23层（其中地上21层，地下2层），约100米高，总投资4.1亿元，2013年12月26日正式开工奠基。

      2015年10月，空间电源技术国家重点实验室正式获得科技部批复，全力助推上海空间电源研究所“十三五”技术创新和进步。

      2016年11月，空间电源技术国家国际科技合作基地通过科技部认证。

      2017年10月，东川园区二期主体100米21层科研仿真楼全面建成并投入使用。

      2020年1月，上海空间电源研究所东川园区三期综合服务中心建设项目正式完成并交付使用。

      2020年4月，国家创新人才培养示范基地正式获得科技部批复，使上海空间电源研究所具备直接推荐国家中青年创新领军人才和国家创新人才团队的资格。