В 1965 году на базе лабораторий кибернетического профиля Института математики и вычислительной техники АН БССР образовался Институт технической кибернетики АН БССР. Институт был определен межотраслевой головной организацией по применению математических методов и вычислительной техники для автоматизации процессов технической подготовки производства в машиностроении.
18 июня 1965 года Бюро Президиума АН БССР утвердило структуру института в составе 3 отделов и 7 лабораторий. Численность института была около 185 человек. В середине 1970-х гг. институт является единственной в СССР организацией кибернетического профиля, все исследования и разработки которой были ориентированы на создание комплексных систем автоматизированного проектирования сложноструктурированных объектов, а также автоматизацию научных экспериментов и обработку результатов испытаний изделий (для отраслевых институтов проводимые в этих направлениях исследования и разработки не являются основными).
Во второй половине 1970-х гг. возникает потребность в создании систем цифровой картографии. Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 2 сентября 1977 года №817-261 были определены организации и сроки разработки методов и средств картографического обеспечения систем управления крылатых ракет воздушного и морского базирования. ИТК АН БССР совместно с другими организациями была поручена разработка комплекса устройств для автоматизации считывания графической информации о местности с топографических карт и составления цифровых карт местности и комплекса средств хранения, поиска, обновления и выдачи цифровых карт местности и автоматизированного управления базой цифровых картографических данных. Эти комплексы должны были быть информационно и технологически объединены в единый комплекс технических и программных средств базы цифровых картографических данных (комплекс БЦКД). Институт определили головной организацией-разработчиком как комплекса в целом, так и его технических и программных средств.
Для небольшого государства, которым стала Беларусь после распада СССР, многие из выполнявшихся в институте разработок оказались невостребованными. В 1992 году Министерством обороны началось резкое сокращение финансирования института, ранее составлявшего до 90% объема. К концу года число работающих в институте сократилось до 850 человек (в конце 1991 года было 1380 человек). Произошла переориентация на разработки, необходимые и востребованные в республике.
В 1995 году к институту был присоединен Вычислительный центр Академии наук Беларуси (Постановление Президиума АНБ № 4 от 31 января 1995 года).
На 1 января 1996 года общая численность института – 579 человек, в том числе 17 докторов наук и 94 кандидата наук. В 1996 году на базе отделов и лабораторий института созданы научно-инженерные предприятия (НИП) «Геоинформационные системы», «Информационные технологии», «Системы автоматизации» и инженерное предприятие (ИП) «Научное приборостроение». Указанные предприятия и институт входят в состав научно-исследовательского объединения «Кибернетика» АН Беларуси. Институт в этом объединении является головной научной организацией. Генеральный директор объединения одновременно является и директором Института технической кибернетики.
В 2002 году государственное научное учреждение «Институт технической кибернетики Национальной академии наук Беларуси», научно-исследовательское объединение «Кибернетика» и НИРУП «Системы автоматизации» реорганизуются путем слияния в государственное научное учреждение «Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси» (ОИПИ НАН Беларуси).
В настоящее время Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси – головная организация в Республике Беларусь по фундаментальным и прикладным исследованиям в области информационных технологий: автоматизации проектирования, прикладной математике, cуперкомпьютерным технологиям, биоинформатике и медицинской информатике, геоинформационным системам, цифровой картографии, информационным космическим технологиям, грид-технологиям. Численность сотрудников института (на 31 декабря 2019 года) составляет 334 человек, из которых – 127 научных сотрудников, в том числе 15 докторов наук, 57 кандидатов наук.
Также в АН БССР в 1963 году был создан Институт физики твёрдого тела и полупроводников. Помимо существовавшего уже Физико-технического института был организован Институт энергетики (1953), впоследствии переименованный в Институт тепло- и массообмена, Институт ядерной энергетики АН БССР (1965) (с ядерным реактором, пущенным в 1962 году). Все это требовало высококвалифицированных кадров с хорошей математической подготовкой.