Институт космических исследований АН СССР был создан на основании Постановления Совета Министров СССР от 15 мая 1965 года № 392-147 как «головной академический Институт по исследованию и использованию космического пространства в интересах фундаментальных наук». Его организатором и первым директором стал академик Г.И. Петров (1965-73). На этот пост Георгия Ивановича пригласил тогдашний президент АН СССР академик М.В. Келдыш: во-первых, он хорошо знал Г.И. Петрова по совместной работе в ЦАГИ и НИИ-1; а во-вторых, ему хотелось по возможности теснее объединить космическую науку и технику. Георгий Иванович, мог взяться за решение многих неординарных вопросов, критически осмысливая предложения и разработки ученых-физиков с учетом реальных возможностей и перспектив развития космических технологий.

Создавая «костяк» Института и стараясь охватить как можно более широкий спектр разделов науки о космосе и космических исследованиях, Г.И. Петров пригласил для работы в Институте многих известных ученых из ведущих научных центров страны. В Институте создавалась и развивалась вычислительная база для обработки научной информации, закупались все более быстродействующие машины. Были созданы службы главного инженера, занимающиеся изготовлением научных приборов, и велись работы по созданию контрольно-измерительных стендов. К середине 70-х годов завершилось строительство контрольно-испытательной и лабораторно-испытательной станций, КИС и ЛИС, которые и сегодня активно используются для испытания космических приборов. Институт сформировал свои подразделения на космодромах — для организации и участия в заключительных испытаниях научной аппаратуры перед запуском космического аппарата. Институту было подчинено Особое конструкторское бюро (ОКБ ИКИ) в г. Фрунзе — мощная конструкторская организация со своим опытным производством, где выполнялись необходимые для Института работы по созданию научной аппаратуры.

Деятельность Г.И. Петрова — директора ИКИ пришлась на конец 60-х — начало 70-х гг. Именно к этому периоду относятся крупные достижения СССР в исследованиях Луны и планет, околоземного космического пространства, пилотируемых полетах. В 1966 году была успешно осуществлена посадка «Луны-9» и переданы первые панорамы лунной поверхности, совершена мягкая посадка «Луны-13», при помощи которой были впервые проведены исследования физико-химических свойств лунного грунта. В октябре 1967 г. космический аппарат «Венера-4» вошел в атмосферу Венеры и осуществил спуск на парашюте, во время впервые были напрямую измерены параметры атмосферы планеты. Более того, начиная с «Венеры-7» в 1970 г. и до 1986 г. было совершено 10 успешных посадок на Венеру аппаратов, конструкция которых обеспечивала работоспособность и возможность активного функционирования в крайне тяжелых условиях окружающей среды. Успешный полет космических аппаратов «Венера-13» и «Венера-14» (1981), успешная посадка на поверхность Венеры — блестящий эксперимент. Все, что было задумано, получилось. Это было бы невозможно без обеспечения требуемых тепловых режимов аппаратов при перелете и посадке. Проблемы входа космических аппаратов в атмосферу Земли и теплозащиты спускаемых аппаратов — одни из сложнейших в космической технике. Вклад академика Г.И. Петрова, его сотрудников и учеников в решение проблемы теплозащиты огромен.

Благодаря усилиям Г.И. Петрова большое развитие получила программа исследований околоземного космического пространства в рамках многоцелевых программ «Космос» и «Интеркосмос» с помощью аппаратов, созданных на базе унифицированных платфср, а в апреле 1972 года был запущен первый из серии высокоорбитальных спутников «Прогноз», что положило начало детальному изучению магнитосферы Земли и солнечно-земных связей. К этому же периоду относится начало работ по дистанционному зондированию Земли из космоса практически во всех спектральных интервалах — от ультрафиолетового до микроволнового.

20 июля 1971 года был подписан Указ Президиума Верховного Совета СССР о награждении академика Г.И. Петрова орденом Трудового Красного Знамени «За большие заслуги в развитии советской науки и техники, внедрение результатов исследований в народное хозяйство».

В должности директора Института Георгий Иванович Петров проработал восемь лет, с 1965 по 1973 год; в 1973–87 годах он заведовал отделом космической газодинамики ИКИ.

30–31 мая 2012 года в ИКИ и ИПМех РАН будет проведена международная конференция «Гидроаэродинамика и космические исследования», посвященная 100-летию академика Г.И. Петрова.
В ИКИ РАН издан сборник «Георгий Иванович Петров. 100 лет со дня рождения». М.: ИКИ РАН, 2012. 128 с., в котором представлена научная биография академика Г.И. Петрова.

Поколение Г.И. Петрова, пришедшее в науку в 30-е годы прошлого столетия, дало целую плеяду крупнейших ученых-механиков. Именно им мы обязаны огромными научно-техническими достижениями ХХ века. Некоторые из этих достижений — поистине великие — повлекли за собой начало космической эры человечества и повлияли на ход развития цивилизации.