วิทยาลัยเพื่อการค้นคว้าระดับรากฐาน มหาวิทยาลัยนเรศวร เริ่มแรกเป็นการรวมตัวกันของนักศึกษาระดับปริญญาตรี ชั้นปีที่ 3 สาขาวิชาฟิสิกส์ ศึกษาศาสตร์ฟิสิกส์ และวิศวกรรมไฟฟ้า เป็นฟอรัมฟิสิกส์ทฤษฎีระดับนักศึกษา (Students' Forum for Theoretical Physics: SFTP) ที่มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ สมาชิกในขณะนั้นคือ บุรินทร์ กำจัดภัย, ศุภปิยะ ทวีวิไลศิริกุล (ศุภปิยะ สิระนันท์), นราธิป สงมี และเดชา ศุภพิทยาภรณ์ มีที่ทำการซึ่งได้รับการอนุเคราะห์จากห้องปฏิบัติการวิจัยสารเซรามิคส์ซูเปอร์คอนดัคเตอร์ที่ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ที่ปรึกษาของฟอรัมในขณะนั้นคือ ผศ.ดร.สดชื่น วิบูลยเสข และ รศ.ดร.นิกร มังกรทอง[1]

ต่อมาเมื่อ บุรินทร์ กำจัดภัย สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีจากมหาวิทยาลัยเชียงใหม่และได้รับการบรรจุเป็นอาจารย์ที่มหาวิทยาลัยนเรศวร ได้ร่วมกับ ชนัญ ศรีชีวิน บัณฑิตจากจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ก่อตั้งกลุ่มฟิสิกส์ทฤษฎีท่าโพธิ์ (The Tah Poe Group of Theoretical Physics : TPTP) ขึ้นที่มหาวิทยาลัยนเรศวร เมื่อวันที่ 8 สิงหาคม พ.ศ.2539 โดยพยายามผลักดันนักฟิสิกส์รุ่นเยาว์ให้มีการพัฒนาการศึกษาด้านฟิสิกส์ทฤษฎีและบรรยากาศทางวิชาการขึ้น ภายหลังกลายเป็นเครือข่ายเพื่อนพ้องและความร่วมมือของนักฟิสิกส์รุ่นเยาว์ในหลายสถาบันในประเทศไทย[1]

เมื่อวันที่ 18 มกราคม พ.ศ.2549 ที่ประชุมมาสเตอร์ทาพาเอียน (คณาจารย์) มีมติให้ยกฐานะสำนักเรียนท่าโพธิ์เป็น สถาบันสำนักเรียนท่าโพธิ์ สำหรับฟิสิกส์ทฤษฎีและจักรวาลวิทยา (The Tah Poe Academia Institute for Theoretical Physics and Cosmology) โดยยังคงมีชื่อย่อเดิมคือ TPTP และชื่อสั้นคือ สถาบันสำนักเรียนท่าโพธิ์ (The Tah Poe Academia Institute) โดยมีคณะกรรมการ 3 ชุดคือ คณะกรรมการที่ปรึกษา สภาทาพาเอียนและสภาวิชาการ และให้ บุรินทร์ กำจัดภัย ดำรงตำแหน่งอาจารย์ใหญ่ (Headmaster)[1]ต่อมาวันที่ 14 มีนาคม พ.ศ. 2554 มีประกาศสภามหาวิทยาลัยนเรศวรเรื่อง จัดตั้งส่วนงานและการแบ่งส่วนงานในมหาวิทยาลัยนเรศวร ให้จัดตั้งวิทยาลัยเพื่อการค้นคว้าระดับรากฐาน ขึ้น โดยมีผลบังคับใช้ย้อนหลังตั้งแต่วันที่ 30 มกราคม พ.ศ. 2554 เป็นต้นไป และให้โอนกิจการที่เกี่ยวข้องกับ (1) ด้านการวิจัย (2) การจัดการเรียนการสอน (3) สถานีฟิสิกส์ศึกษาและการบริการวิชาการ (4) สัมมนาท่าโพธิ์ (5) การสร้างความตระหนักของประชาชนต่อวิทยาศาสตร์ สถาบันสำนักเรียนท่าโพธิ์สำหรับฟิสิกส์ทฤษฎีและจักรวาลวิทยา ไปอยู่ภายใต้การบริหารจัดการที่เป็นทางการของวิทยาลัยเพื่อการค้นคว้าระดับรากฐานด้วย โดยให้คงเหลือไว้แต่กิจการเกี่ยวกับการสอบข้ามฟาก การสอบเลื่อนชั้นและการเป็นสภาการศึกษาไว้[1]