三十年来，中科院与马普学会的合作大致经历了以下五个阶段。

1984年，中科院与马普学会合作十周年之际，中科院科研人员陆续从德国归来，因国内科研条件的限制，无法继续其在德国开展的科研工作。在这样的情况下，1985年中科院与马普学会决定在上海细胞与生物学研究所内建立中德细胞生物学客座实验室，利用德国先进的实验设备，使中科院科学家能够继续从事其在德国的科研工作。这种新颖的合作方式在当时开辟了开放、流动的新路。

进入九十年代后，中科院为加快科研体制改革和青年学术带头人的培养，引进了马普学会“青年科学家小组”模式。两家科研机构按国际惯例在“Nature”和“Science”上刊登广告，从世界范围内招聘优秀青年科学家，经多国专家评审，择优聘用，最长5年。“青年科学家小组”组长能够独立自主地开展科研工作，并成长为领衔的科研帅才。2000年，第一个青年科学家小组组长裴钢教授在小组结题后成为中科院新组建的上海生命科学院第一任院长，并于2001年当选为中国科学院院士。

1998年中科院实施知识创新工程试点工作以来，由于中科院与马普学会在天体物理学、天文学、植物生理学、化学、数学与系统科学、材料学以及科学史等领域的科研合作愈来愈紧密，双方决定在条件成熟的研究所内成立中国科学院与马普学会伙伴小组。伙伴小组的成立大大加强了中国科学院研究所与马普学会研究所之间的联系，并促进了上述领域内涌现出了一大批青年学术带头人。例如，中科院与马普学会成立的第一个伙伴小组金属研究所伙伴小组，自1999年创立以来，做出了一系列开拓性研究工作，并在在纳米材料研究领域取得了有影响的国际地位。小组组长卢柯研究员已于2003年成为中国科学院最年轻的院士。

进入新世纪后，中科院面向国家需求，面向世界科技前沿，决定与马普学会在上海建立一个多学科交叉的前沿研究中心。2002年3月上海交叉学科中心正式成立。中心成立后促进了院内外和国内外多学科的联合与协作，并培养了青年科学家的创新思维和创新能力。

2003年非典疫情肆虐期间，在两国政府的支持下，中科院和马普学会不失时机地就非典病毒的检测与防治进行了研究，为攻克非典及时地提供了科技支撑，这也是中国科学院与马普学会之间相互理解、相互支持的重要见证。