У 1950 році відповідно до розпорядження Ради Міністрів СРСР № 521‑р від 15 січня, Постанові Ради Міністрів УРСР №221 від 31 січня і Постанові Президії АН УРСР від 10 лютого 1950 р. лабораторія була реорганізована в інститут машинознавства і сільськогосподарської механіки із структурою:

• Відділ теорії сільськогосподарських машин
• Тракторно-енергетичний відділ
• Технологічний відділ
• Відділ конструктивної міцності сільгоспмашин
• Відділ конструювання нових машин
• Сектор упровадження
• Бібліотека
• Адміністративно-господарський відділ
• Науково-експериментальна майстерня

Постановою Президії АН УРСР від 23 березня 1953 року Інститут машинобудування і сільськогосподарської механіки переведено з відділення сільськогосподарських наук у відділення технічних наук АН УРСР.

У 1958 році інститут реорганізований в інститут ливарного виробництва. Спрямованість науково-дослідних робіт: розробка і впровадження у виробництво нових прогресивних технологічних процесів, створення удосконаленого ливарного устаткування, упровадження комплексної механізації й автоматизації основних процесів ливарного виробництва і застосування нових формувальних матеріалів. Постановою Президії від 10 жовтня 1958 року (Протокол № 55) в інституті організована лабораторія утоми матеріалів на базі лабораторії відділу міцності.

У 1959 році організовано лабораторії: по застосуванню радіоактивних ізотопів і по застосуванню бентонітів у ливарному виробництві.

Постановою Ради Міністрів УРСР № 740 від 18 травня і № 1858 від 17 листопада 1960 року інститут призначений в галузі ливарного виробництва і виробництва виробів з кам’яного лиття.

Для вирішення комплексних наукових завдань в галузі ливарного виробництва постанова Президії АН УРСР (Протокол №39) від 11 серпня 1961 року організовано відділ сталевого лиття і лабораторія радіоактивних досліджень лиття.

Відповідно до розпорядження Ради Міністрів УРСР № 1186‑р від 21 вересня 1958 року, Постановою Ради Міністрів УРСР № 740 від 18 травня 1960 року і Постановою Президії АН УРСР визначено основні напрямки подальшої наукової діяльності інституту:

• Розробка наукових основ ливарного виробництва: теорія кристалізації литих сплавів, створення і розробка нових литих сплавів, розробка наукових основ проектування нових технологічних процесів у ливарному виробництві, пошуки нових технологічних процесів плавки і виготовлення форм, вивчення властивостей литих сплавів і формувальних матеріалів;
• Розробка наукових основ комплексної автоматизації і механізації плавильних агрегатів, теоретичних розробок в галузі автоматизації дозування і розливу рідкого металу, створення комплексної автоматизації та механізації процесів виготовлення ливарних форм, створення спеціалізованих лічильно-обчислювальних пристроїв для керівництва ливарними технологічними процесами;
• Розробка і впровадження нових вихідних ливарних матеріалів і сплавів, комплексній механізації й автоматизації процесів ливарного виробництва. У зв’язку з цим затверджено наступну структуру інституту:
  
  • Відділ чавунного лиття
  • Відділ сталевого лиття
  • Відділ формувальних матеріалів
  • Відділ автоматизації і механізації лит. процесів
  • Відділ кам’яного лиття
  • Відділ металознавства і термічної обробки
  • Лабораторія точного лиття
  • Лабораторія радіоактивних досліджень лиття

У 1963 році відділ кам’яного лиття перетворено у лабораторію кристалізації і формоутворення виробів з окісних розплавів.

Постановою Президії АН УРСР від 5 вересня 1963 року визначено науковий профіль інституту: дослідження теоретичних основ формування твердих тіл з розплавів, процесів кристалізації, модифікації і легування литих сплавів, створення нових технологічних процесів лиття чорних, кольорових і рідких металів і їхніх сплавів, розробка спеціалізованих обчислювальних машин для автоматичного керування ливарними процесами.

На підставі Постанови Президії АН УРСР від 3 жовтня 1963 року інституту встановлено структуру:

• Відділ модифікування сплавів
• Відділ легування і структурних перетворень
• Відділ процесів плавлення сплавів і формування злитків
• Відділ нових методів лиття
• Відділ фізико-хімічної механіки литих матеріалів
• Відділ фізико-хімії формувальних матеріалів
• Відділ гідродинаміки формоутворення сталевого лиття
• Відділ автоматизації процесів лиття
• Лабораторія кристалізації і формоутворення виробів з окісних розплавів
• Лабораторія кристалізації металів і сплавів

Відповідно до Постанови Ради Міністрів УРСР № 1408 від 28 грудня 1963 року і Постанови Президії АН УРСР № 4 від 15 січня 1964 року інститут ливарного виробництва реорганізовано в Інститут проблем лиття АН УРСР. У 1965 році створено відділи технології лиття і техніко-економічних досліджень, координації й інформації; відділ гідродинаміки і формоутворення реорганізований у відділ магнітної гідродинаміки, а відділи процесів плавлення сплавів і формування злитків об’єднані у відділ лиття сталі.

Постановою Президії НАН України від 9 лютого 1996 року № 49 Інститут проблем лиття перейменований у Фізико-технологічний інститут металів і сплавів Національної академії наук України.

Зараз основним науковим напрямком діяльності Інституту визначено дослідження фізико-хімічних процесів при виплавці, обробці та твердненні сплавів і створення технологічних засад одержання нових матеріалів, розробки обладнання та виготовлення металопродукції.

У даний час структура Інституту включає такі 12 відділів:

• Відділ фізико-хімії сплавів.
• Відділ високоміцних конструкційних та спеціальних сталей.
• Відділ безперервного лиття та деформаційних процесів.
• Відділ процесів плавки та рафінування сплавів.
• Відділ фізико-хімії ливарних процесів.
• Відділ високоміцних та спеціальних чавунів.
• Відділ концентрованих енергетичних впливів.
• Відділ фізико-технологічних процесів лиття алюмінієвих сплавів.
• Відділ магнітної гідродинаміки.
• Відділ математичних методів досліджень та інформаційно-комп’ютерних технологій.
• Відділ координації науково-дослідних робіт.
• Відділ трансферу технологій та патентування.