Первый в мире специализированный Институт теплофизики организован в 1957 году под руководством академика И. И. Новикова.
С 1964 по 1986 г. институтом руководил выдающийся ученый-теплофизик, академик С.С. Кутателадзе, внесший значительный вклад в гидродинамическую теорию кризисов кипения, теорию подобия, предельные законы трения и теплообмена. В 1994 г. Институту было присвоено его имя.
В настоящее время Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН является одним из ведущих научных центров фундаментальных и прикладных исследований по теории теплообмена и физической гидрогазодинамике; теплофизическим свойствам веществ; теплофизическим основам создания энергетических и энергосберегающих технологий и установок нового поколения.
Разработаны и реализованы принципиально новые методы управления многомасштабными процессами многофазных течений и фазовыми превращениями при дистилляции на структурированных насадках.
На основе проведения обширных экспериментальных исследований на полупромышленных моделях впервые получены опытные данные по эффективности разделения смесей в колоннах с полуцилиндрической и квадратной формами поперечного сечения, являющихся неотъемлемыми элементами перспективных колонн с разделительными стенками.
На основе прямых экспериментальных данных измерений трёхмерных полей скорости в закрученном потоке с горением пропано-воздушной смеси показано, что динамика факела определяется прецессией вихревого ядра и формированием вторичных спиральных вихрей.
Впервые обнаружено, что приналожении высокоамплитудных осцилляций на начальную скорость потока, генерируемые кольцевые вихри могут повысить эффективность горения пропана в атмосферном воздухе и подавить прецессию закрученного потока.