История института началась 1 октября 1960 года. Он был создан для всестороннего изучения и разработки специальных видов углеродных материалов и изделий из них, внедрения их в серийное производство, координации научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ заводов и организаций страны. «НИИграфит» начал с разработок конструкционных материалов углеродокерамического типа. Сотрудники предприятия создавали графитофторопластовые материалы, мелкозернистые прочные графиты и рекристаллизованные графиты. Для реакторов РБМК институт разрабатывал материалы для графитовой кладки, исследовал их работоспособность и отслеживал состояние изделий, работающих в промышленных уран-графитовых реакторах. Исследования позволили повысить их ресурс.

В 1970-е годы институт включается в разработку новых материалов для космических программ: участвует в создании углерод-углеродных композитов. Из них создавались фрикционные диски тормозов самолетов «Буран», Ан‑124, Ту‑160, Ту‑204, Ту‑214. Для орбитального корабля-ракетоплана «Буран» ученые института разработали углеродные разрядники. Они были необходимы для управления бортовыми системами корабля с Земли. Кроме того, на предприятии организовали производство углеродных тканых и нетканых текстильных материалов. Тогда же была разработана технология создания долгоживущих радиационно-химических препрегов на базе волокон и тканей. На их основе создавались изделия из углеродкарбидокремниевых композиционных материалов, из которых затем производились теплонагруженные детали авиационных двигателей.

В последующие несколько десятилетий институт, помимо прочих материалов, занимался разработкой сверхпрочных углеродных композитов.

С 2013 года институт находится в составе Росатома. Предприятие разрабатывает и производит материалы и изделия для авиации, космической промышленности, медицины и, разумеется, атомпрома.

Над материалами для активных зон жидкосолевых реакторов «НИИграфит» работает вместе с Уральским федеральным университетом. Разработка находится на стадии создания образцов и проведения первых испытаний.

Для высокотемпературных газовых реакторов (ВТГР) институт вместе с челябинской компанией «Донкарб Графит» разрабатывает изостатический графит. Благодаря постадийной высокотемпературной обработке из него можно производить легкие, высокопрочные детали сложной формы с высокой чистотой обработки поверхности, устойчивые к высоким температурам.

«НИИграфит» — ​разработчик силицированного графита для подшипников главных циркуляционных насосов для российских АЭС. Силицированный графит — ​материал антифрикционный, то есть и снижающий трение, и обладающий износоустойчивостью при трении.

Антифрикционные графиты используются и в авиации — ​там, где температуры высоки. Это подшипники скольжения, пары трения торцовых уплотнений, паровые головки и т. д.

Кроме того, для нужд авиастроения специалисты института возобновили прекратившееся после распада СССР производство классических марок графитов АТГ, АГ 1500 и «Нигран-В». Они нужны для деталей газотурбинных двигателей, приборов и топливных систем воздушных судов. В перспективе «НИИграфит» планирует начать производство изотропного пирографита для авиационных двигателей.

Для оборонной промышленности «НИИграфит» создал углерод-углеродные композиционные материалы с двух-, трех- и четырехмерным армированием углеродным волокном.

В институте также разработали материалы для корпусов радиоизотопных источников тепла и энергии, которые используются в российском «Марс 96» и китайских лунных исследовательских аппаратах «Чанъэ 2» и «Чанъэ 4».

Разработки «НИИграфит» постепенно приходят и в медицину. В институте создали графитированную ткань ТГН 2М, из которой делают атравматические салфетки, которые ускоряют заживление ран и ожогов.

Пьезосенсоры, над которыми работают ученые института, могут использоваться в аппаратах УЗИ: гибкие пленки на основе графена передают изображение более четко. Пьезосенсоры могут использоваться и в системах позиционирования и контроля состояния периодических процессов в медицинских роботах.

Разработка углеродных материалов, включающих человеческий белок ВМР‑2, необходима для лечения пациентов с костными дефектами. Материал одновременно заполняет костный дефект и улучшает рост костной ткани и заживление. Материал также можно использовать для персонализированных межпозвонковых кейджей — ​фиксаторов излишне подвижных позвонков.

Свои интеллектуальные достижения ученые «НИИграфит» патентуют не только на российском рынке, где у института 58 действующих патентов на изобретения и 16 ноу-хау. В нынешнем году «НИИграфит» подали международную заявку на изобретение с российским приоритетом — ​способ формирования 3D-каркасов многомерно армированного углеродного композиционного материала. План на следующий год — ​подать еще пять международных заявок на изобретения.