Історія КАУ починається з Київського відділення Московського фізико-технічного інституту (КВ МФТІ), яке було створене за ініціативи Бориса Євгеновича Патона з метою забезпечити можливість українським студентам, що навчались в МФТІ, повертатись і працювати в Україні. За приклад було взято "базову" кафедру МФТІ в Інституті кібернетики АН УРСР, що почала працювати ще у 1967 р. під керівництвом академіка Віктора Михайловича Глушкова. КВ МФТІ очолив академік Платон Григорович Костюк, а його заступником став Валентин Тихонович Черепін.

1978 - перший цільовий набір в Києві у КВ МФТІ для АН УРСР склав 47 студентів з 236 абітурієнтів. Студенти КВ МФТІ на 1-4 курсах проходили навчання в МФТІ (м.Долгопрудний), а на 5-6 курсах - в Києві у базових інститутах АН УРСР.

11.1985 - при КВ МФТІ відкрито Українську заочну фізико-технічну школу (УЗФТШ), що протягом багатьох років координувала роботу ЗФТШ МФТІ для вієї України.

02.1997 - КВ МФТІ реорганізовано у Фізико-технічний навчально-науковий центр (ФТННЦ) НАН України, який очолив чл.-кор. НАН України Валентин Тихонович Черепін.

2001 - при Інституті теоретичної фізики ім. М.М.Боголюбова НАН України створено Науково-освітній центр (НОЦ ІТФ) факультативного навчання школярів та студентів.

25.03.2016 - під час спільного засідання Президії НАН України і Колегії МОН України було ухвалене Рішення про створення КАУ НАН та МОН України. Більше про це: http://www.nas.gov.ua/UA/Messages/news1/Pages/View.aspx?MessageID=2138

09.2016 - розпочалася робота Кафедри математики КАУ при Інституті математики НАН України зі студентами 1-го року бакалаврата КАУ на Механіко-математичному факультеті КНУ. Факультативні курси для студентів читають співробітники ІМ НАНУ.

14.12.2016 - Розпорядження Кабінету міністрів України від 14 грудня 2016 р. № 962-р "Про утворення державної наукової установи «Київський академічний університет»", за яким КАУ утворено шляхом реорганізації ФТННЦ НАН України. Нове Положення про Державну наукову установу «Київський академічний університет» було затверджено 17.07.2018, а процес реорганізації завершено 15.08.2018. Також до КАУ увійшли НОЦ ІТФ та УЗФТШ, що була реформована у Заочну академічну школу (ЗАШ). 

04.07.2019 - Рішенням Акредитаційної комісії України отримано сертифікати на освітні програми за спеціальностями: 104 фізика та астрономія, 105 прикладна фізика та наноматеріали, та 122 комп’ютерні науки.

10.09.2019 - Вручення перших дипломів КАУ.