1985年11月，在中科院成都地理研究所（成都山地所的前身）与泸定县人民政府共同完成的《泸定县海螺沟旅游资源考察评价报告》的结论中，首次提出建立贡嘎山综合观测试验站的建议，1987年7月，由成都地理所列项，泸定县人民政府海螺沟开发办公室配合，修建了海拔3000m气象站，并于1988年1月开始正式观测，贡嘎山站由此而起步。

1988年11月，中科院以（88）科发资字1357号文件对建站申请作出批复：“同意由成都山地灾害与环境研究所牵头，兰州冰川冻土所、成都生物所参加，共同建立‘中国科学院贡嘎山高山生态系统观测试验站’，行政管理工作由成都山地灾害与环境研究所负责”。与此同时，建站得到四川省人民政府和当地政府在征用土地，实现路、水、电三通等方面的大力支持与积极配合。

1989年5月，中科院资环局在成都主持评审会，11名专家对贡嘎山站总体规划进行评审，并顺利通过。该总体规划是根据中科院的批复和原中科院副院长孙鸿烈院士于1988年10月考察海螺沟，并对建站有关问题所作指示的基础上制定的。评审组专家一致认为：贡嘎山是位于青藏高原东缘的极高山地，主峰海拔7 556m，拥有完善的自然垂直带谱、典型的高山自然景观和呈现过渡性、混合性、复杂性的自然地理现象；拥有生物区系成分起源古老、分化显著、特有种多、地理成分混杂、替代现象明显的特征；拥有发育典型的海洋性冰川，是进行高山生态系统观测、试验的理想场所。贡嘎山站的建立，为揭示青藏高原及其毗邻地区的形成和演变，了解横断山地区生态系统的结构与功能及其调控途径，重建稳定的、结构合理的、高生产力的生态系统，保护及合理开发这一地区的自然资源，防治山地灾害及改善环境，从而对山地学的建立与发展及该地区的经济繁荣都有重要意义；建站规划中提出的研究方向、任务基本正确；把贡嘎山站建成科学配套、系统研究水平高的资源、环境动态监测与山地综合研究的观测、试验和示范基地的总体目标基本可行；所提出的技术路线、观测和研究内容与总体目标基本协调。为使建站及研究工作能顺利开展，评审组还就加强领导、注重培养富有献身精神及扎实业务基础的中青年科技队伍，以及建站总体规划中的研究方向、内容、技术路线和预期成果等方面的问题提出建议。1993年，《中国生态系统研究网络》批准和落实贡嘎山站基本建设规划和观测分析设施与经费，1994年基本建设全面动工，1996年完成；建成了905平方米的综合楼，384平方米的野外综合观测用房以及进行森林生态系统指标体系观测与信息传输的先进仪器设备，1998年正式运行。2002年贡嘎山站进入科技部管理的“国家重点科学观测试验站（试点站）”行列，成为中科院成都山地所第二个国家级台站。2004年增加大气本底观测系统。2006年，贡嘎山站顺利通过了评估验收，正式成为国家野外科学观测研究站。2009年，贡嘎山站继续依托所三期前沿项目，整合相关科研项目，在完成了三个长期野外控制试验基地建设（典型高山林气候控制模拟试验、不同带谱苔藓植物气候控制模拟试验、森林水文观测控制试验）以及2600m、2900m和4200m等3个垂直梯度气象观测站建设的基础上，开展了全球变化下贡嘎山垂直梯度样带观测试验工作。2012年，完成了气候梯带生态变化观测试验样地部署，贡嘎山雅家梗3000米、3500米、4000米和4300米四个山地垂直带谱观测平台样带区。2013年加入中国通量观测研究联盟(ChinaFLUX)。2014年加入中国科学院高寒区地表过程与环境观测研究网络（简称高寒网）。