Nacque nel 1927 come Regio Istituto Nazionale di Ottica, con il compito di progettare e collaudare dispositivi ottici e formare personale nazionale specializzato. A partire dal secondo dopoguerra, l'Istituto estese il suo raggio d'azione all'Elettronica, disciplina che, per alcune sue applicazioni, risultava utile per sostituire le sorgenti ottiche tradizionali. Fu solo nell'ultima parte del Novecento che l'Ottica riacquistò un ruolo di preminenza, grazie ai nuovi dispositivi laser e optoelettronici. L'Istituto fu così riconvertito per dedicarsi alla ricerca sperimentale (in particolare Ottica quantistica, Metrologia ottica e Optoelettronica), lasciando in secondo piano le attività applicative. Dal 1999 il Ministero per l'Università e la Ricerca Scientifica ha orientato la ricerca verso le tecnologie avanzate, trasformando l'INO in Istituto Nazionale di Ottica Applicata (INOA).

Possiede una collezione di strumenti di ottica in gran parte appartenenti al primo Novecento e alcuni di fine Ottocento, tra i quali microscopi, monocromatori, telescopi, macchine fotografiche per esperienze, lenti, obiettivi, lampade campione, telemetri militari, un risolvimetro per emulsioni fotografiche, un banco provabinocoli.

Gli strumenti sono collocati in vetrine o conservati in armadi. Altri sono in deposito presso l'Istituto Regionale di Studi Ottici e Optometrici, a Vinci. È tuttavia prevista la realizzazione di spazi espositivi con teche e vetrine.