2004年，中科院生物物理研究所面向国家加速科研成果转化的重大需求，布局建设"蛋白质与多肽药物实验室"。2011年，为了加快突破我国生物大分子药物研发中"创新"与"转化"衔接的瓶颈，重新组建了一支以杰青和相关人才计划等骨干人才为核心的团队，成为"蛋白质与多肽药物重点实验室"，并作为重点培育方向之一被纳入研究所"一三五"规划。由于实验室的发展方向契合了北京市"推动战略性新兴产业发展"的规划，2013年，被北京市科委评定为"北京市生物大分子药物转化工程技术研究中心"。
实验室的定位是围绕精准医学，针对我国生物大分子药物转化中上下游衔接的瓶颈，建立生物大分子药物创新与转化平台，加速基础科研成果的转化。实验室现有150位成员，其中包括院士1位、杰青2位、优青1位、相关人才计划7位，45位副研、助研/博士后和94名博士研究生。人才队伍的特点是学科交叉，研究方向包括医学、免疫、药学、纳米、药剂、成像等领域，实现了优势互补，集成创新。实验室迄今发表论文308篇，单篇论文代表作入选中国最高引用100篇论文，授权发明专利84项，其中国际专利14项，国际专利100%成功转化。4项新药获得临床批件，2项进入临床研究。2项诊断试剂盒获得医疗器械证书，肿瘤免疫疗法已进入临床应用，成果转化累计5.36亿元。
因理论的创新性和转化研究的系统性，实验室的研究成果先后获得国家自然科学奖二等奖、全国科技工作者创新创业大赛金奖、中国专利优秀奖、中华医学科技奖一等奖、北京市科学技术奖一等奖，并入选中国"砥砺奋进的五年"大型成就展。实验室在"十二五"期间中科院"一三五"培育项目考核中获得"优秀"及北京市工程技术中心考核"优秀"，是生物大分子制药领域唯一一个获得优秀的工程技术中心。
2019年，实验室继续在基础研究和成果转化方面取得突破，新建2个转化研究平台，作为纳米酶研究领域的开拓者，应Springer杂志邀请出版"Nanozymology"专著, 成立中国生物物理学会纳米酶分会，成立"中国科学院纳米酶工程实验室"，这也是我国第一个专门研究纳米酶研发转化的工程实验室。在技术创新方面，2019年2项创新药物进入临床：99mTc-3PRGD2药物进入III期临床，YP345药物进入I期临床。基于以上新药研发的创新成果，以实验室骨干为核心，2019年中国科学院生物物理研究所苏州生物大分子药物转化中心已挂牌正式运行，正在申报中的怀柔科学城项目"生物大分子药物创新与转化"已通过前2轮申报，这也是研究所推进科技成果转化的重要新举措和新基地。
实验室成员2019年先后获全国三八红旗手标兵（全国仅10位获奖人）、全国向上向善好青年、中国生物物理学会贝时璋青年生物物理学家奖等。实验室也引进青年相关人才计划高利增，培养范克龙为青年PI，并入选中国科学院青年促进会会员。
2020年，实验室探索新的生物药研发与转化新机制，以建设中科院纳米酶工程实验室和中科院生物物理研究所苏州转化中心为契机，通过与先前已建立合作关系的国家食品药品监督管理总局药品审评中心、英国MRCT、美国加州生物医药研究所等机构的密切合作，建立临床前候选药物的关键技术体系，在新方法、新靶点、新机理、新工具方面取得突破，实现5-10项生物大分子药物成果转化，申报国家技术创新与成果转化平台，继续在国内的生物大分子药物创新与转化研究领域发挥骨干领跑作用。
