1958年，兩院院士王大珩遵照聶榮臻元帥要建立一所主要為國防培養光學人才的高等學校的指示，創立了長春光學精密機械學院，并擔任第一任院長。
1959年，國民經濟開始進入三年困難時期。中共中央、國務院發出了《關于整頓一九五八年新建的全日制和半日制高等學校的通知》。之后，中國科學院也發出了《關于目前我院學校工作的情況和若干問題的決定》，文件指出：“1959年我院學校教育工作應采取整頓、鞏固、提高和重點發展的方針，全院應以辦好中國科技大學為重點?？茖W院各直屬科研單位，除1958年已經建立的高等學校以外，1959年不再建立新的學校。已經建立的學校要進行調整，在領導關系上受地方黨政、分院和院的雙重領導。”從以上形勢來看，學校在創辦不久，就面臨調整問題。
1959年6月，中國科學院吉林分院和吉林省教育廳將長春光學精密機械學院、長春機械學院、長春化學學院合并，定名為“吉林科學技術學院”。1960年5月，又將校名改成“吉林科學技術大學”。
1960年11月，隨著長春光機所和長春機械所合并，長春光學精密機械學院與長春機械學院真正合為一校，校名仍用長春光學精密機械學院，吉林科學技術大學的名字不再沿用。
1960年10月，張希光同志從武漢調到長春光機所任副所長，分工主管學院全面工作。
1960年底，在校學生規模超過1000人，分成院本部、中專部（長春光機所創辦長春光學精密機械制造學校，歸我校附屬）、一系一部（原機械學院）三個地點上課。根據當時的辦學規模，僅靠長春光機所自身的力量辦學，已經難以承當。鑒于此種情況，從1961年開始學校停止招生兩年。1962年5月30日，吉林省委宣傳部宣布，長春光學精密機械學院停辦。這個決定，對于剛剛誕生4年的學校來說是一個強烈的震動。在這種情況下，王大珩同志立即找到當時省委主管文教工作的書記富振聲同志，反映國家對光學精密機械方面人才的急需情況，富振聲同志接受了王大珩的意見，并給中國科學院副院長張勁夫同志打電話，建議把學校辦下去。與此同時，王大珩又與張勁夫、郁文等中國科學院領導同志多次商量
把學校保留下來的妥善辦法，并得到國防科委副主任安東同志的支持；張希光同志也多次去北京爭取。
在大家的共同努力下，1962年8月，國務院發出國教張字242號文件，指示學校由中國科學院和國防科委共同領導，以中國科學院為主。就這樣，學校成為長春市1958年創辦的十余所院校中唯一保留下來的學校，也成為當時全國407所大專院校之一。1962年9月，國務院副總理聶榮臻親自打電話給張勁夫同志，指示中國科學院要負責辦好我校，聶榮臻總理的指示對學校后來的發展具有重要意義。
1962年12月，學校召開了第二次黨代會，選舉張希光、宮雷、張宗璞、馬春庭、陳慶洮、李桐林、劉萬平為黨委委員，張希光任黨委書記，宮雷任黨委副書記。從1963年開始，學校對發展規模、專業設置等方面進行了進一步調整：
（一）調整學校規模和專業。1958年建校時，只有1個光學精密機械儀器系，不分專業。1959年，設置4個系5個專業，即：光學機械系（一系），下設光學機械儀器專業；光學物理系（二系），下設應用光學、技術物理兩個專業；電子技術系（三系），下設無線電電子學專業；光學材料系（四系），下設光學玻璃專業。各專業學制一律5年。1960年，在原有基礎上，增加了精密機械專業、光電電真空器件專業、自動控制專業、精密機械工藝專業。1961年，調整為3個系6個專業，即一系設光學儀器、精密機械制造工藝2個專業，二系設應用光學、技術物理、光學材料3個專業，三系只設1個電子技術專業。1963年，電子技術專業停辦。學校每年只在光學儀器專業、精密機械制造工藝專業、應用光學專業、應用物理專業少量招生，每年一、二百人左右，連續招生3年。1966年“文化大革命”開始后，停止招生6年。
（二）調整教學計劃。學校根據1962年國防工業高等院校教學工作會議精神，對調整后保留下來的5個專業的專業方向、培養目標、課程設置等進行了充分研究討論，在此基礎上修訂了教學計劃。新的教學計劃體現了以教學為主和“少而精”的原則，增加了課堂教學時間，每年不少于8個月；壓縮了生產勞動時間，每年1個月至1個半月。此外，制訂了《教師校內外聽課暫行規定》、《學生成績考核暫行規定》等；成立了“教學設備管理委員會”、“圖書管理委員會”和“教學研究小組”，進一步規范了教學秩序。
1963年9月，學校在光學儀器、精密機械制造工藝、應用光學、應用物理4個專業恢復招生，115名學生報到入學。同年，首屆畢業生373名學生畢業，走上了工作崗位。中國科學院副院長嚴濟慈參加了畢業典禮。
1964年7月末至8月中旬全校教學工作會議召開，對減輕學生負擔，改進教學方法，提高教學質量起到了有力的推動作用。
1965年2月，中國科學院同意學校與長春光機所分開，人員編制和經費獨立核算，這時學校才真正成為中國科學院的一個直屬單位。
1966年3月，學校作出《貫徹“七三”指示的若干規定（草案）》，其中主要內容有：（一）減少學生一切活動總量，每周參加活動時間的總量最多不得超過54小時。（二）大力改革教學內容、教學方法
1965年下半年至1966年，全校出現了學毛著、學雷鋒、做好事、比貢獻的良好校風。教師認真學習黨的教育方針，積極進行教學改革，教學質量不斷提高。做學生工作的干部和學生班主任，自愿搬到學生宿舍與學生同吃、同住、同勞動，全校上下呈現出愛崗敬業、勤奮向學的良好氛圍。
2002年4月，經中華人民共和國教育部批準，學校更名為長春理工大學，王大珩院士親筆為學校題寫了校名。
