Η κοινωνική μέριμνα για την υγεία οδήγησε, ήδη από το 19ο αι., στη συστηματοποίηση των επιστημών της Υγιεινής, της Επιδημιολογίας και της Ιατρικής Στατιστικής, που είχαν ως σκοπό τη μείωση της νοσηρότητας και τη βελτίωση των συνθηκών διαβίωσης, μέσω της πρόληψης των ασθενειών και της παρέμβασης στο φυσικό και κοινωνικό περιβάλλον. Δεδομένης της φύσης του αντικειμένου, η δράση του Εργαστηρίου κατά την πρώτη περίοδο της λειτουργίας του αντικατόπτριζε τις συνθήκες ζωής και το επίπεδο υγείας του ελληνικού λαού.
Το μάθημα της Υγιεινής διδάσκεται για πρώτη φορά το 1838 στην Ιατρική Σχολή του νεοσύστατου Πανεπιστημίου Αθηνών, από τον Καθηγητή Ι. Νικολαΐδη Λειβαδιέα, ο οποίος αρχικά είχε τον τίτλο του Καθηγητή Διαιτητικής και, στη συνέχεια, και Υγιεινής. Η καθιέρωσή του ανάμεσα στα πρώτα μαθήματα που διδάσκονταν στην Ιατρική Σχολή απηχεί την ανάγκη για την αγωγή υγείας του πληθυσμού του νεοσύστατου ελληνικού κράτους.
Το έτος 1900 αποτελεί σταθμό, καθώς τότε ο Κ. Σάββας, στον οποίο οφείλεται η αναμόρφωση της δημόσιας υγείας στην Ελλάδα, διορίζεται Καθηγητής του μαθήματος Υγιεινής και Μικροβιολογίας. Το 1933, με προεδρικό διάταγμα, το Εργαστήριο Υγιεινής και Επιδημιολογίας ανεξαρτητοποιείται από το Εργαστήριο Μικροβιολογίας. Το 1938 ιδρύεται, άλλωστε, η έδρα της Υγιεινής, Επιδημιολογίας και Ιατρικής Στατιστικής «περιλαμβάνουσα τας συνθήκας (τροφής, κατοικίας, επαγγέλματος κ.λπ.) υπό τας οποίας διατηρείται υγιής ο ανθρώπινος οργανισμός. Επιδημικάς νόσους. Δημογραφίαν.». Καθηγητές και διδάσκοντες του Εργαστηρίου διετέλεσαν εξέχοντες επιστήμονες, όπως οι Κ. Μουτούσης (1933-1951), Γ. Αλιβιζάτος (1931-1962), Β. Βαλαώρας (1961-1968) και Π. Βασιλειάδης (1939-1969).
Κατά την πρώτη περίοδο της ιστορίας του, το Εργαστήριο Υγιεινής συνέβαλε καθοριστικά στη βελτίωση των συνθηκών υγείας στον ελλαδικό χώρο. Ειδικότερα, στη δράση των Καθηγητών του Εργαστηρίου Κ. Σάββα και Κ. Μουτούση, κατά το πρώτο ήμισυ του 20ου αιώνα, σε συνεργασία με τον ιατρό Ι. Καρδαμάτη και άλλους επιστήμονες, οφείλεται η αντιμετώπιση της ελονοσίας με κινίνη, η εκπόνηση στατιστικών μελετών, προκειμένου να παρακολουθείται η πορεία της νόσου, η ίδρυση απολυμαντηρίων, τα εκτεταμένα εξυγιαντικά έργα (αποστράγγιση, απολύμανση στασίμων υδάτων κ.ά.).
Παράλληλα, η επιστημονική εμβρίθεια και ο ζήλος των μελών του Εργαστηρίου συντέλεσαν στην καταπολέμηση επιδημιών όπως η ελονοσία, η χολέρα, η ευλογιά, η φυματίωση και η εγγεφαλονωτιαία μηνιγγίτιδα. Η ενημέρωση και η αγωγή υγείας του πληθυσμού, με έμφαση κατ’ αρχάς στην πρόληψη και την τήρηση στοιχειωδών κανόνων υγιεινής, αλλά και η ειδικότερη εκπαίδευση για τη συμμόρφωση προς τα μέτρα που λαμβάνονταν κατά περίπτωση για την εξάπλωση επιδημιών, αποτέλεσαν τομείς δραστηριότητας του Εργαστηρίου, με μεγάλη κοινωνική προσφορά.
Κατά τα νεότερα χρόνια, το Εργαστήριο εξακολούθησε να πρωτοστατεί σε πρωτότυπες επιστημονικές έρευνες για την υγειονομική κατάσταση, την αγωγή υγείας του ελληνικού λαού, την πρόληψη λοιμώξεων και την ενημέρωση του κοινού, με αποτελέσματα μετρήσιμα και ορατά στη μείωση της νεογνικής και παιδικής θνησιμότητας και την εν γένει βελτίωση του επιπέδου διαβίωσης.
Επί μία τριακονταετία, Διευθυντής του Εργαστηρίου διετέλεσε ο Δ. Τριχόπουλος, εμβληματική μορφή της επιστήμης της Επιδημιολογίας, με διεθνή απήχηση. Από το πολυσχιδές έργο του σημειώνονται ιδιαίτερα οι μελέτες του για την επιδημιολογία και πρόληψη του καρκίνου, το ρόλο του παθητικού καπνίσματος, καθώς και την επιδημιολογία και πρόληψη των μη μεταδοτικών νοσημάτων. Το εξαιρετικό σύγγραμμά του: Επιδημιολογία, Αρχές, Μέθοδοι, Εφαρμογές μύησε στην επιδημιολογική έρευνα γενιές προπτυχιακών και μεταπτυχιακών φοιτητών.
Τον διαδέχθηκαν ως Διευθύντριες οι Ομότιμες, πλέον, Καθηγήτριες κυρίες Κακλαμάνη και Καλαποθάκη, επίσης γνωστές για την επιστημονική τους συμβολή στον χώρο της Δημόσιας Υγείας. Στη συνέχεια, και επί μια εξαετία, Διευθυντής του Εργαστηρίου διετέλεσε ο Καθηγητής κ. Α. Χατζάκης.