Організація інституту була розпочата з 1964 року Леонідом Михайловичем Литвиненком, за дорученням ПрезидіїАН УРСР як сектор хімії при Харківського фізико-технічного інституту низьких температур АН УРСР. Керівником першої лабораторії тонкого органічного синтезу був призначений Євген Володимирович Титов. 1 жовтня 1964 року лабораторія почала свою діяльність з наукових досліджень, придбання обладнання, реактивів та підготовки до переїзду в Донецьк. У кінці 1965 року було створено ще 5 лабораторій, які Постановою Президії АН УРСР № 13 від 21 січня 1966 р. було перетворено в Сектор хімії ФТІ (керівником призначено Є.В. Титова), а трохи пізніше – в Донецьке відділення фізико-органічної хімії Інституту фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевского АН УРСР (керівник Є.В. Титов). З 1 січня 1968 р. керівником ДВФОХ був призначений академік Л.М. Литвиненко[2].
12 червня 1975 року на базі Донецького відділення Інституту фізичної хімії було утворено Інститут фізико-органічної хімії та вуглехімії АН УРСР. У 1990 році інституту присвоєно ім'я організатора і першого директора академіка АН УРСР Л. М. Литвиненка.
розробка нових хіміко-фізичних методів дослідження вугілля та його компонентів, процесів переробки вугілля та хімічних продуктів і перспективних видів палива;
Відомий рядом фундаментальних розробок у галузі вуглехімії, зокрема надмолекулярної структури вугілля, окиснення та самозаймання твердого палива, висококонцентрованих водовугільних суспензій, термопереробки вугілля після його імпрегнування та ін. Періодично видає збірники наукових праць, в яких подаються результати новітніх досліджень у галузі вуглехімії.
