2000年，理大加入深圳虚拟大学园，并成立香港理工大学深圳研究院；2005年，加入深圳虚拟大学园国家大学科技园建设；2010年，12500㎡的理大深圳产学研大楼落成，理大深圳研究院与其后成立的理大产学研基地公司合称理大深圳基地。作为香港理工大学在深圳的延伸校园，理大深圳研究院在空间部署、管理、产学研创各方面已纳入大学战略，成为理大部署大湾区的重地。现建设有实验室及科研平台18个，面积逾6500㎡。包括3个深圳市重点实验室，1个省部共建国家重点实验室培育基地，2个国家重点实验室深圳分室。2019年大学重点部署新建、扩建的光子研究中心、生命科学实验室、动物实验室投入使用；中科院数学与系统科学研究院-理大应用数学联合实验室在理大研究院挂牌。

2011年以来已承担国家科技部、国家自然科学基金和广东省、深圳市各级政府及业界委托的科研项目超过600项、总金额近5亿人民币，包括国家重点研发计划、国家科技创新2030重大项目/课题等；与内地⼤学、科研机构、产业界建⽴了⼴泛的联系和合作，合作项⽬超过200项。理大研究院受理申请专利395项，授权专利累计142项，软件著作权累计8项。