Первые опыты широкого и комплексного применения методов естественных и технических наук в исследовании археологического материала в Институте археологии РАН (тогда Институте истории материальной культуры АН СССР) относятся к 1959-1960 гг. Инициатором и активным организатором этих прогрессивных научных направлений явился Б.А. Колчин.

В 1960 г. были сформированы и начали функционировать т.н. кабинеты (группы) дендрохронологии, спектрального анализа, металлографии, петрографии, археомагнитного метода, палинологии, археозоологии; однако вплоть до 1967 г. формально все эти группы входили в состав лаборатории камеральной обработки.

В 1967 г. лаборатория естественнонаучных методов была выделена в особое научное подразделение Института. Первым руководителем лаборатории тогда же был назначен Б.А. Колчин, который и находился на этой должности вплоть до своей кончины в начале 1984 г.; с того момента и до настоящего времени подразделением руководит член-корр. РАН, д.и.н. Е.Н. Черных.

Вскоре - уже в 1960 -е гг. - в лаборатории достаточно четко откристаллизовались два основных и в той или иной мере перспективных научных направления: история древних производств и датировка деревянных средневековых сооружений. Изыскания большинства лабораторных групп были сосредоточены на различных аспектах истории производящего хозяйства: истории животноводства (В.И. Цалкин) и растениеводства (А.В. Кирьянов, Н.А. Кирьянова, Г.Н. Лисицына); история древнейшего горного дела и металлургии меди и бронз в Евразии (Е.Н. Черных, Т.Б. Барцева, Л.Б. Орловская и др.); история железоделательного ремесла (Б.А. Колчин, Л.С. Розанова, Н.Н. Терехова и др.); история керамического производства (А.А. Бобринский и др.).

Программа дендрохронологических исследований материалов из восточноевропейских средневековых городов, крепостей и храмов проводилась в основном Б.А. Колчиным, Н.Б. Черных, а затем и А.Ф. Урьевой. Благодаря активнейшей деятельности групп по истории древнейшего горного дела и металлургии, а также дендрохронологии в лаборатории были созданы обширнейшие базы данных изученных материалов; эти базы и доныне являются крупнейшими в сравнении с собраниями прочих лабораторий аналогичного профиля в иных странах Евразии и Америки.

В 80-е и начале 90-х гг. в структуре и характере деятельности лаборатории происходят заметные изменения. В связи с тяжелым экономическим кризисом сокращается или даже прекращается вовсе ряд аналитических программ (прежде всего, спектроаналитические исследования). В противовес этому центр тяжести переносится на применение и развитие компьютерных технологий обработки накопленных гигантских баз данных. В лабораторию приходят новые сотрудники - С.В. Кузьминых, Т.О. Тенейшвили, Е.Ю. Лебедева, Е.Е. Антипина, Е.А. Спиридонова и др. Более активной становится и экспедиционная деятельность: основное достижение здесь - открытие и комплексное исследование в 1990-1999 гг. Каргалинского горно-металлургического центра на Южном Урале, наиболее мощного и древнейшего в Северной Евразии.

В декабре 2012 г. в Институте археологии РАН при активном участии сотрудников лаборатории прошла конференция «Мегаструктура Евразийского мира: основные этапы формирования». Представленные на ней материалы отражают основные результаты изысканий, проведенных в рамках одноименной программы инициативных проектов ориентированных фундаментальных исследований, поддержанной в 2011-2012 гг. Российским фондом фундаментальных исследований (РФФИ).

В настоящее время исследования сотрудников лаборатории ведутся в рамках коллективной плановой темы «Изучение структуры и динамики сложения древних и средневековых культур на базе естественнонаучных методов: палеоэкология, модели жизнеобеспечения, абсолютная хронология» (2014-2016 гг.; рук.чл.-корр. РАН, д.и.н. Черных Е.Н.).

Черных Евгений Николаевич
Главный научный сотрудник лабораториии естественнонаучных методов, доктор исторических наук, член-корреспондент РАН, профессор
Алешинская Анна Сергеевна
Заведующий лабораторией естественнонаучных методов, кандидат географических наук
Антипина Екатерина Евстафьевна
Старший научный сотрудник лаборатории естественнонаучных методов, кандидат биологических наук
Бабенко Анна Николаевна
Научный сотрудник лаборатории естественнонаучных методов, кандидат биологических наук
Завьялов Владимир Игоревич
Ведущий научный сотрудник лаборатории естественнонаучных методов, доктор исторических наук
Карпухин Алексей Александрович
Научный сотрудник лаборатории естественнонаучных методов
Кочанова Мария Дмитриевна
Научный сотрудник лаборатории естественнонаучных методов
Кузьминых Сергей Владимирович
Ведущий научный сотрудник лаборатории естественнонаучных методов, кандидат исторических наук
Лебедева Елена Юрьевна
Старший научный сотрудник лаборатории естественнонаучных методов, кандидат исторических наук
Луньков Владимир Юрьевич
Научный сотрудник лаборатории естественнонаучных методов
Орловская Любовь Болеславовна
Старший научный сотрудник лаборатории естественнонаучных методов
Сергеев Алексей Юрьевич
Младший научный сотрудник лаборатории естественнонаучных методов
Соловьева Лидия Николаевна
Младший научный сотрудник лаборатории естественнонаучных методов
Спиридонова Елена Александровна
Старший научный сотрудник лаборатории естественнонаучных методов, кандидат географических наук
Терехова Наталия Николаевна
Старший научный сотрудник лаборатории естественнонаучных методов, кандидат исторических наук
Яворская Лилия Вячеславовна
Научный сотрудник лаборатории естественнонаучных методов кандидат исторических наук, ученый секретарь лаборатории