Карантинная лаборатория создана в Ленинграде в первом квартале 1932 года в соответствии с Постановлением НКЗ СССР от 05.06.1931г. «Об организации при НКЗ СССР единой карантинной службы». Активнейшее содействие в помощи первого в стране диагностического карантинного центра растений проявил великий русский ученый Николай Иванович Вавилов, бывший в то время Директором Всесоюзного института растениеводства. Он выделил для лаборатории специальное помещение, мебель и оптику, расположенное по улице Большая морская, дом 44, где лаборатория располагалась  более 77 лет. Также в постоянное пользование лаборатории директором института была передана вакуумная фумигационная камера.
Много энергии вложил в оснащение карантинной лаборатории и подбор кадров начальник Ленинградской карантинной инспекции А.Д. Соколов. В числе первых сотрудников лаборатории были видные специалисты:
фитопатологи – К.А. Бенуа, В.Н. Бондарцева-Монтеверде, Л.С. Гутнер;
энтомологи – М.К. Диамандиди, В.А. Эйхельбергер, Н.С. Борхсениус, А.А. Варшалович;
ботаник – М.И. Заводчикова.
Деятельность лаборатории началась с проверки карантинного состояния мировой коллекции ВИР, которая насчитывала 200 тысяч сортов различных сельскохозяйственных культур. Это были, в основном, образцы семян, собранные экспедициями института и лично академиком Н.И. Вавиловым в разных странах еще до организации карантинной службы в СССР.
Постановлением НКЗ СССР №425 от 31 марта 1933г. при ВИРе создаются первые в стране карантинный участок по картофелю в совхозе «Красный Пахарь» и карантинный лабораторный пункт при Ботаническом институте.
Во время Великой отечественной войны по распоряжению Сектора карантина НКЗ СССР  имущество карантинной лаборатории и библиотека были эвакуированы из  г. Ленинграда в г. Омск и сданы на хранение в центральную карантинную лабораторию. По окончании войны большая часть имущества вернулась в Ленинградскую карантинную лабораторию.
До 2005 года карантинная лаборатория входила в состав Пограничной госинспекции по карантину растений по г. Санкт - Петербургу и Ленинградской области.
С 2005 года после ликвидации Пограничной госинспекции по карантину растений карантинная лаборатория была присоединена в ФГУ "ГЦАС Ленинградский"  (в дальнейшем переименованное в ФГУ "Ленинградский референтный центр Федеральной службы по ветеринарному и фитосанитарному надзору") в качестве отдела карантина и защиты растений.
С 01 февраля 2011 г. отдел карантина и защиты растений входит в состав ФГУ "Ленинградская МВЛ".
За все время существования лаборатории специалистами выпущено 176 научно-производственных тем, составлено более 32 методических сводок, справочников и определителей, опубликовано 216 работ.
За многие годы работы создана и постоянно пополняется богатая сравнительная коллекция, насчитывающая свыше 4 тысяч видов вредителей, сорняков и фитопатологического материала.
Специалисты лаборатории неоднократно командировались в различные зарубежные страны и географические регионы земного шара по вопросам отечественной фитосанитарии.