L'INO nasce dall'aggregazione dell'Istituto Nazionale di Ottica Applicata (INOA), con le sue sedi di Firenze, Napoli e Lecce, di una parte dell'Istituto per i Processi Fisico-Chimici (IPCF) di Pisa e del Centro sulla Bose-Einstein Condensation (BEC) di Trento, con la sua articolazione presso il LENS di Firenze. Ciò comporta l'integrazione di temi di ricerca fortemente complementari nel settore dell'Ottica, intesa nel senso più ampio e moderno del termine. L'INO comprende attività diversificate, che vanno dalla ricerca fondamentale ai servizi ad elevato contenuto tecnologico. Questo ampio spettro di attività rende l'INO fortemente competitivo nell'acquisizione di progetti di ricerca, garantendo continuità nell'offerta di attività di ricerca e sviluppo verso aziende ed enti pubblici sia nel breve che nel medio-lungo termine.