Foi fundado em 1927 a partir do trabalho da Comissão para o Estudo e Debelação da Praga Cafeeira, criada em 1924 para o combate à praga da broca. Até 1937 era denominado Instituto Biológico de Defesa Agrícola , passando a adotar o nome atual. Desde a origem dedicou-se à pesquisa científica, incluindo a identificação entomológica do agente causador da praga, bem como à definição e divulgação de medidas de combate ao agente e fiscalização e vigilância. Instituição pública de pesquisa de sanidade vegetal e animal e suas relações com o meio ambiente que integra um conjunto de instituições de pesquisa criadas a partir das necessidades da economia do estado de São Paulo.

A Imperial Estação Agronômica de Campinas foi criada por decreto-lei de 27 de junho de 1887. A sede da instituição começou a ser construída, ainda em 1887, no bairro do Guanabara, em Campinas. A instituição orientava-se fundamentalmente para a pesquisa, seguindo o modelo alemão, segundo o qual os institutos agronômicos não deveriam ser direcionados para o ensino. A instituição dedicava-se ao conhecimento das características físico-químicas dos principais elementos da produção, ou seja, dos nutrientes do solo e das demandas dos vegetais, pois tais conhecimentos possibilitariam a manutenção e fertilização constante das terras. Em 1897 passou a denominar-se Instituto Agronômico do Estado de São Paulo, e posteriormente adotou a denominação atual.

Em 1938, o Serviço Sanitário de São Paulo passou a denominar-se Departamento de Saúde do Estado, o Instituto Bacteriológico subdividiu-se nas seções de Pesquisas, Hemoculturas e Identificação de Culturas. Por decreto de 1940, o Instituto Bacteriológico fundiu-se com o Laboratório de Análises Químicas e Bromatológicas, criado também em 1892, constituindo assim o Laboratório Central de Saúde Pública do Estado. Em homenagem ao cientista recém- falecido que havia se tornado referência para os estudos sobre microbiologia e protozoologia no Brasil, a instituição recebeu o nome de Instituto Adolfo Lutz. Passou então a acumular as seguintes funções: realização de exames de laboratório necessários à elucidação de diagnósticos das moléstias infecto-contagiosas, inclusive exames histopatológicos; os necessários à verificação de portadores de germes e estados de imunidade e os exigidos para outros fins sanitários; análises clínicas auxiliares de diagnósticos das moléstias infecto-contagiosas; o estudo da etiologia das epidemias, das endemias e das epizootias que se transmitiam ao homem; análises físicas, físico-químicas, químicas e exames microscópicos e bacteriológicos das substâncias alimentícias; realização de exames para o controle dos produtos biológicos, químicos, drogas, medicamentos e especialidades farmacêuticas. Os serviços do Instituto ficaram distribuídos em três subdivisões: técnico-administrativa, de microbiologia e diagnóstico, e de bromatologia e química. Nesta ocasião, a instituição ganhou uma nova sede com instalações ampliadas.