2001年，西安光机所顺利进入中国科学院知识创新工程体系，9年时间，该所在科研成果、学科发展、产业布局、人才培养、创新文化等方面取得了卓越的成就。
西安光机所先后承担了我国“载人航天任务”、“绕月探测任务”、“环境卫星”等重大工程项目及国家攀登计划、“863”计划、“973”计划、国家自然科学基金等重大科研任务；通过对自身发展态势的客观分析，重新审视定位和明确未来发展方向，描绘出从光电工程到光子学到量子学的学科发展路线图；所领导班子努力探索加强知识扩散和技术的转移之路，力图把所内的优秀科研成果转化成现实生产力；大胆进行体制与机制的创新，提出“引智+引人+年轻人”的培养开放式、国际化人才的新路子，也是培养“著名学者”、“帅才”等高层次人才的重要渠道和方式；在大力推进所内科研事业发展的同时，在文化建设领域掀起一场场改革浪潮，为科技创新发展营造了良好的文化氛围，极大地促进了研究所科技创新能力和水平的提升。
从今天开始，本报将陆续刊发“中国科学院西安光机所知识创新工程回眸”系列报道，敬请关注。
2010年10月27日，嫦娥二号卫星科学主载荷CCD立体相机圆满完成了工程成功的标志性任务“虹湾成像”；11月8日，总理在北京为嫦娥二号传回的月面虹湾局部影像图揭幕，标志着嫦娥二号CCD立体相机拍摄目标全部实现的同时，也宣告嫦娥二号探月工程任务取得圆满成功；同时展示了中国改革开放30年来，科技的辉煌成就。
嫦娥二号CCD立体相机与嫦娥一号CCD立体相机都是由中国科学院西安光学精密机械研究所研制的。嫦娥一号和嫦娥二号CCD立体相机的设计指标，是依据每次探月的具体任务而定的。
2009年11月16日，由西安光机所研制的CCD立体相机拍摄的中国首幅月面图完美亮相，国务院总理亲自为“中国第一幅月球图”揭幕。副主席，全国人大常委会副委员长、中国科学院院长以及国家有关部委领导出席了揭幕仪式。西安光机所科研人员应邀出席了首幅月图发布仪式并受到接见。
嫦娥一号卫星在轨运行一年中，共传回1.37TB的有效科学探测数据，实现了我国探月一期工程的四大目标，即绘制月球0到南北纬70的全月球影像图；测定月球表面多种元素分布及测定其中的矿物；研究月球表面内层土壤的薄厚分布；探测月球环境，了解月球表面以及空间的数据。
西安光机所研制的CCD立体相机还超额完成并取得月球南北纬70到90的月面图，使我国发布的首幅全月图成为目前世界上已公布的最完整全月球影像图。
中国绕月探测工程总指挥栾恩杰高度评价了西安光机所为首次探月工程作出的突出贡献：“你们给祖国和人民交了一份非常好的答卷。”
2009年4月29日，我国自行建造的最大的大科学装置“上海光源”在上海举行了竣工典礼。“上海光源”，全称为“上海同步辐射光源”。而由中科院西安光机所瞬态光学与光子技术国家重点实验室研制的“弧矢聚焦双晶单色器”，是整个同步辐射光硬X射线光束线核心部件。该项目的完成，填补了国内在弧矢聚焦双晶单色器研制领域中的空白，在其结构设计和关键技术应用上填补了多项国内空白。它的研制成功，标志着我国同步辐射硬X射线光晶体单色器研制水平迈上了一个新台阶并跻身于国际同类水平，使我国成为继欧洲之后，第二个能生产弧矢聚焦单色器的国家。
从“两弹一星”到新世纪的探月工程、载人航天工程，西安光机所建所近50年来，为国家的各项重大任务作出了重大贡献，同时在高速摄影、现代光学、光电子学等研究领域先后获得科技成果400余项。
回顾西安光机所走过的每个历史瞬间，都与新中国发展壮大紧密相连，都时刻引领着相关领域科技发展的前沿。
1962年在我国光学事业创始人之一、中科院学部委员龚祖同的带领下，中国科学院西安光学精密机械研究所在古城西安建立。
1963年，西安光机所承担了每秒20万次高速摄影机和长焦距克尔盒高速摄影机的研制任务，从此开始了西安光机所“边筹建、边科研、边培干”的艰苦创业历程。1964年6月完成了高速摄影机的研制，参加了我国第一次核武器试验，获得圆满成功。
1967年，该所研制成功每秒250万幅高速摄影机。1969年，该所研制的高速摄影机参加了我国重大科学试验。1971年，GS240/35型高速摄影机研制成功。
经过十几年的艰苦创业，西安光机所在高速摄影研究领域步入了国际先进行列，研制了各种类型高速摄影设备，其中光机式高速摄影的频率从每秒几十幅到2000万幅；变象管高速摄影机的时间分辨率从微秒、纳秒到皮秒。改革开放之后，曾任国际高速摄影学会主席的著名高速摄影家海泽尔到该所参观，他大吃一惊，认为这个所是世界上少有的技术完整、成效卓著的高速摄影研究机构。
步入20世纪80年代以后，薛鸣球院士、侯洵院士和赵葆常研究员先后担任西安光机所所长。他们根据中科院的办院方针，不断调整研究课题，拓展学科领域和科研发展方向，在瞬态光学与光电子学、光电工程、空间光学和信息光学等研究领域，面向国家战略发展、国民经济建设和国家安全需求，积极争取承担国家重大科研任务，使西安光机所逐步发展成为中科院的一个以高技术创新与应用基础研究为主的综合性科研基地型研究所。
其间，西安光机所在瞬态光学和光电子学研究方面形成了特色，在国内占据着不可替代的地位，在国际上也有一定影响，有些研究课题达到国际先进水平。1991年，经国家批准建立了瞬态光学技术国家重点实验室，承担并完成了“八五”国家重大基础研究攀登计划“飞秒激光技术与超快过程研究”项目，侯洵任首席科学家，该项目“八五”期间获得6项国际先进水平的科研成果，超短激光脉冲产生技术的研究由原来19飞秒的国际最高水平提高到12飞秒。中国工程院院士牛憨笨领导项目组研制的飞秒变象管时间分辨率达到300飞秒，X射线皮秒扫描和分幅技术也达到国际先进水平。
如2008年由中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室的科研人员利用搭建的紫外单光子成像系统，采用微通道板和特殊结构的WSA阳极收集器，通过相应的电子读出系统，实现了单光子成像探测，而且还研发出一套完全具有自主知识产权的极紫外成像探测器原理样机，并获得了模拟太空极微弱紫外目标图像的重要研究成果，将在光谱测量、生物发光、放射探测、高能物理、空间探测等领域有着重要的应用前景。
1999年，中国科学院开始实施知识创新工程试点工作，以相里斌为所长的研究所领导班子，在全所员工的积极配合和支持下，进行了一系列有计划有步骤的改革和创新。为了增强凝聚力、提高竞争力，研究所开始制定创新文化方案，确定了包括核心价值观念、组织观念、科研作风、核心理念等内容的研究所创新文化理念体系。通过实施创新文化，全所职工的精神面貌发生了巨大变化，热爱西光所、奉献西光所的精神深入人心。
2001年5月11日，西安光机所作为光电集团（筹）成员之一，进入了中国科学院知识创新工程试点。
2005年以来，赵卫担任西安光机所常务副所长、所长。同年，西安光机所顺利进入中科院二期创新工程。在此期间，西安光机所在空间光学方面捷报频传，成为航天领域一支生力军。
2007年10月，西安光机所承担研制的CCD立体相机和干涉成像光谱仪随嫦娥一号卫星顺利发射上空，11月，发布中国首次月球探测工程第一幅月面图像。中央、国务院总理为中国第一幅月面图像揭幕。
2008年9月，西安光机所承担研制的卫星有效载荷“超光谱成像仪”随我国首颗环境卫星顺利发射升空。为此，院长发贺电，代表中科院党组向西安光机所表示热烈祝贺和诚挚慰问。贺信中指出，两台载荷各项指标均达到应用要求，圆满交付用户使用，为我国环境与灾害监测提供了重要的全新手段，标志着我国在星载光谱成像技术和红外成像技术领域又取得了重大突破，已跻身国际先进行列，是我院实施知识创新工程以来的又一重要成果。
2008年9月，西安光机所承担研制的神舟七号箭载和船载系列摄像机，圆满完成了“神七”运载火箭发射及飞船在轨运行实时图像的监测任务。特别是该所研制的舱外摄像机，成功拍摄和记录了中国人首次进行太空行走的历史性画面，不仅使国人为之振奋，而且向全世界见证了我国“神七”飞天的辉煌壮举。
事实上，西安光机所从神舟六号就开始为中国航天科技集团运载火箭技术研究院研制“箭载摄像机”。该套装置首次应用于发射“神六”的长征二号F型火箭上，使我国在火箭发射过程中第一次成功拍摄到助推器分离、一二级火箭分离、整流罩分析、船箭分离等实时画面。
从2006年开始，西安光机所接受任务开始研制“神七”飞船舱外摄像机。作为安装在飞船外部的光学成像设备，由于舱外摄像机直接暴露在太空环境下，因此该设备在飞天过程中不仅需要超强的防震动、防冲击能力，还要能经受得住太空昼夜200多度的巨大温差，以及应对强太阳光直射和太空辐射等恶劣环境的考验。
西安光机所科研人员在承担该项任务后，根据设备对环境和应用技术方面的特殊要求，在设计中进行了多项技术创新，先后解决并大幅提升了摄像机空间辐照、抗空间带电粒子、抗原子氧以及抗太阳强光照射的能力，并在光学设计方面攻克了大视场、低畸变、高低温等技术难题，确保摄像机在真空恶劣环境下实现清晰成像的技术要求。
作为我国载人航天历史上第一次应用舱外摄像机，该摄像机承担了直播我国航天员首次太空行走的重任。“神七”飞船副总指挥秦文波在介绍该设备时表示，“神七”轨道舱和推进舱的舱体安装了两部摄像机，这两部摄像机在研制过程中克服了“既要减重，又要好用”的两难问题，其形态为长方体，重量比家用小摄像机还轻很多，摄像机的画面不仅清晰，而且能应对极端温度、真空、辐射、粒子等空间环境的干扰。
“神眼见证神箭飞天壮举”成为中国航天科技界相传的佳话。
近期，姚保利研究小组在先后掌握了激光光镊、飞秒激光光刀、显微光谱仪等核心技术，研发出了具有自主知识产权的激光光镊产品，在成功投放于市场的基础上，近期又在特殊光束及特殊微粒光学捕获力计算的理论研究方面取得了一系列具有创新性的研究成果，先后在《美国光学快报》、《美国物理评论A》、《美国光学学会会志B》等国际一流学术刊物上发表相关论文5篇，得到了国外同行专家的认可和积极评价。
10年创新之路，西安光机所励精图治、锐意进取，走过了一段不平凡的历程。特别是最近几年，西安光机所不论是在承担航天等国家重大任务，还是在科研经费、高水平的科研论文、专利方面，都呈现出直线快速上升的趋势。一组数字，可以说明西安光机所进入中国科学院知识创新工程之后的高速发展：
2008年，西安光机所经费总收入达数亿元，再创历史新高。而在1999年，研究所的经费总收入只有数千万元。
2008年，西安光机所传统学科领域经费稳中有升，新的领域和新的学科经费增长迅速。同时，获得国家基金批准项目数历史上第一次达到两位数。
2008年以来，西安光机所SCI文章被引频次增长幅度较快。1999年所里SCI文章被引频次只有3篇，而2009年达到244篇，并且，2008年以来近2/3的SCI文章发表在高水平国际学术刊物上，说明研究所的科研工作更趋国际化，国际影响和竞争力在不断增强。
2008年，全所专利申请数量首次过百，也折射出一个科研单位的高速发展轨迹。
2010年11月30日，中科院副院长视察西安光机所时，对西安光机所建所至今所取得的成就给予了高度评价。他说，西安光机所从成立至今通过几代所领导和职工的共同努力，为国家科学事业的发展作出了重大贡献，特别是近年来，在国家重大航天任务有效载荷方面作出了重要贡献，为研究所未来发展打开了很好的局面。特别提到在探月工程嫦娥一号、二号任务中，西光所研制的CCD立体相机圆满完成了为月球拍照的任务，为中科院争了光，为国家争了光，他向西光所的同志们表示崇高的敬意和衷心的感谢。