המכון הביולוגי הוקם בשנת 1952, כמכון מחקר ממשלתי, שנוסד ע"י קבוצה של מדעניות ומדענים מחמ"ד - חיל המדע, אליהם הצטרפו מדענים נוספים ובעלי מקצועות אחרים. המכון הוקם בנס ציונה והוא שוכן בה עד היום. במהלך השנים שודרגו תשתיות המכון והוקמו מעבדות חדישות שהן בחזית הקידמה המדעית והטכנולוגית, אותן מאיישים מדעניות ומדענים (בעלי תואר PhD), עמיתי ועמיתות מחקר ועובדים ועובדות במגוון מקצועות. לאורך כל שנות קיומו עוסק המכון הביולוגי במחקר ופיתוח בתחומי הביולוגיה, כימיה ומדעי הסביבה על מנת לתת את המענה הנדרש למדינת ישראל בכל הקשור לאיומים כימיים וביולוגיים. לצד פעילות ייעודית זו, תרמו לאורך השנים מדעני ומדעניות המכון הביולוגי במחקרים שונים שהניבו פיתוחים שונים, ובהם: פיתוח תרכיב חיסוני למחלת הפוליו (שנת 1959); פיתוח ערכות לגילוי חומרי נפץ (שנת 1980); פיתוח תרופת אתית כנגד תסמונת Sjogren, (שנת 1984) שהיא אחת מארבע תרופות אתיות שפותחו במדינת ישראל, תרופה זו שווקה בחו"ל. (משנת 2000 ואילך) ועוד. בשנת 1991 הוקמה לצידו של המכון הביולוגי חברה ממשלתית - החברה לחקר מדעי החיים בע"ם, המשמשת כזרוע העסקית והשווקית של המכון. במכון פועלת (מאז 1992) מעבדה ייחודית לאבחון מחלות הנגרמות ע"י חיידקי הריקציה, ארליכיה והלפטוספירה, היחדה בארץ הנותנת שירות לכלל מערכת הבריאות. המכון למחקר ביולוגי פועל מאז 1995 כיחידת סמך ממשלתית, הפועלת ותורמת בכל תחומי ההתגוננות מפני איומי כימיה וביולוגיה, לרבות הפעלת המעבדות הלאומיות לגילוי וזיהוי.
מנהלי המכון לדורותיו:
פרופ' אלכס קינן, (Ph.D (1954-1960
פרופ' רוברט גולדווסר, (Ph.D (1960-1966
פרופ' ששון כהן, (Ph.D (1966-1970
פרופ' אלכסנדר כהן, (Ph.D (1970-1973
ד"ר אמנון בן דוד, (MD (1973-1976
פרופ' ישראל הרטמן, (Ph.D (1976-1992
ד"ר שמואל כהן, (Ph.D (1992-1995
ד"ר אביגדור שפרמן, (Ph.D (1995-2013
פרופ' שמואל שפירא,(2013-2021), MD, MPH
ד"ר שמואל יצחקי, (2021-), Ph.D