Ubrzo po osnivanju Instituta u Vinči, osnovana je 1949. godine i Laboratorija za radiobiologiju. Napravljena je po ugledu na nuklearne institute u drugim zemljama, u čijem sastavu su postojale, pored fizičkih i hemijskih, i radiobiološke laboratorije. Laboratorija je osnovana sa zadatkom da se u njoj izučavaju dejstva zračenja na strukturu i funkciju prostih i složenih živih sistema, koja će doprineti rešavanju niza problema povezanih sa štetnim efektima zračenja na čoveka i živi svet uopšte. Potreba za radiobiologijom u Vinči, u to vreme novom naučnom disciplinom u našoj zemlji, i za njenim daljim razvojem, bila je nametnuta sve širom mirnodopskom primenom nuklearne energije. Radi razumevanja fundamentalnih mehanizama delovanja zračenja na žive sisteme bilo je nužno da se, paralelno sa radiobiologijom, u Vinči gaje i razvijaju i druge biološke discipline, a prvenstveno biohemija, genetika, fiziologija (endokrinologija), embriologija i imunologija, a nešto kasnije i molekularna biologija.
Osim toga, od radiobiologije u Vinči očekivalo se da, pored rešavanja fundamentalnih naučnih problema, uvodi u praksu i razrađuje nove metode i tehnike, ne samo za sopstvene potrebe već i za potrebe drugih naučnih ustanova i privrednih organizacija. Laboratorija za radiobiologiju u Vinči je bila prva institucija u Jugoslaviji u kojoj su korišćeni radioaktivni izotopi za naučna istraživanja iz biologije, te je jedno vreme služila i kao škola u kojoj su osposobljavani prvi kadrovi za primenu izotopa u biologiji, medicini, poljoprivredi i šumarstvu.
U Institut je, marta 1949. godine, došao lekar prof. dr Dušan Kanazir, osnivač molekularne biologije u Institutu. Početkom 1950. iz Laboratorije za eksperimentalnu biologiju i medicinu u Novom Sadu, koja je bila u sastavu Srpske akademije nauka i umetnosti, u Institut prelazi Petar Martinović sa grupom od 6 saradnika. Oko ovih ljudi ubrzo se okuplja veća grupa biologa, lekara, tehnologa, farmaceuta i tehničara. Laboratorija je bila smeštena u zgradi br. 26, a iza nje podignuta su tri objekta - farme za eksperimentalne životinje, koji i dalje služe istoj svrsi.
Od osnivanja do sredine pedesetih godina, Laboratorija je poslovala kao jedna organizaciona celina. Prva reorganizacija laboratorije je izvršena 1957. godine, kada su formirana tri odeljenja: Odeljenje za kulturu tkiva, Odeljenje za biohemiju i Odeljenje za patofiziologiju.
Godine 1966. Odeljenje za kulturu tkiva se izdvojilo u posebnu laboratoriju, a 1970. godine saradnici Odeljenja za biohemiju formiraju Laboratoriju za molekularnu biologiju, tako da u to vreme postoje tri biološke laboratorije: za radiobiologiju, za molekularnu biologiju i za kulturu tkiva.
1973. godine, integrisale su se Laboratorija za molekularnu biologiju i Laboratorija za kulturu tkiva u Laboratoriju za molekularnu biologiju i endokrinologiju koja posluje i danas pod tim nazivom.