Історія Державного науково-дослідного інституту з лабораторної діагностики та ветеринарно-санітарної експертизи розпочалася у 1933 році, коли була створена Біловодська ветеринарно-бактеріологічна лабораторія (Луганська область), яку у 1949 році перепрофілювали у Біловодську республіканську науково-практичну лабораторію з обслуговування коней Міністерства сільського господарства УРСР (Луганська область).

19 лютого 1953 року з метою поліпшення справи по узагальненню досвіду, опрацювання та організації заходів боротьби з бруцельозом і туберкульозом сільськогосподарських тварин, а також для покращення методичного керівництва роботою обласних і міжрайонних ветеринарно-бактеріологічних лабораторій, Рада Міністрів Української РСР постановила перевести Біловодську науково-практичну ветеринарно-бактеріологічну лабораторію Міністерства сільського господарства УРСР з с. Біловодськ Ворошиловоградської області в м. Київ, присвоївши їй назву: Республіканська науково-практична ветеринарно-бактеріологічна лабораторія Міністерства сільського господарства УРСР.
1 січня 1986 року постановою ЦК КПРС і Ради Міністрів УРСР Республіканська науково-практична ветеринарно-бактеріологічна лабораторія Міністерства сільського господарства УРСР була перейменована на Республіканську науково-практичну ветеринарну лабораторію Держагропрому УРСР.

З 1 серпня 1991 року Республіканська науково-практична ветеринарна лабораторія Держагропрому УРСР за постановою Кабінету Міністрів УРСР перейменована на Республіканську науково-практичну ветеринарну лабораторію Міністерства сільського господарства УРСР.

З 5 травня 1992 року за Наказом Президента України – нова назва: Республіканська науково-практична ветеринарна лабораторія Міністерства сільського господарства і продовольства України.

З 25 грудня 1992 року – Центральна державна лабораторія ветеринарної медицини Міністерства сільського господарства і продовольства України.

З 25 липня 1997 року – Центральна державна лабораторія ветеринарної медицини Міністерства агропромислового комплексу України.

З 1 січня 2000 року – Центральна державна лабораторія ветеринарної медицини Міністерства аграрної політики України.

4 червня 2007 року згідно Наказу Міністерства аграрної політики України на базі Центральної державної лабораторії ветеринарної медицини створено Державний науково-дослідний інститут з лабораторної діагностики та ветеринарно-санітарної експертизи (ДНДІЛДВСЕ).

На сьогодні ДНДІЛДВСЕ є провідною арбітражною установою в Україні, рефенс-центром щодо інфекційних захворювань тварин, науково-дослідним методичним центром для фахівців лабораторної діагностики. На базі інституту функціонує 10 науково-дослідних відділів та 10 допоміжних відділів. Підрозділи Інституту оснащені сучасним високоточним обладнанням.
Випробувальний центр ДНДІЛДВСЕ акредитований Національним агентством з акредитації України на випробування відповідно до ДСТУ EN ISO/ІЕС 17025, атестат акредитації № 20489 чинний до 30.08.2027 р. у сфері: випробування харчових продуктів, сировини тваринного, рослинного та біотехнологічного походження, кормів, комбікормів, комбікормової сировини та вітамінних препаратів, води, ґрунтів за показниками якості та безпеки, молекулярно-генетичні дослідження; діагностика захворювань заразної етіології та незаразної патології; визначення санітарно-гігієнічних показників.

Випробувальний центр ДНДІЛДВСЕ акредитований Національним агентством з акредитації України на перевірку професійного рівня відповідно до ДСТУ EN ISO/ІЕС 17043, атестат акредитації № 50005 чинний до 10.04.2024 р. Як провайдер програми перевірки кваліфікації «ВЕТ-ТЕСТ», організовує та проводить раунди для випробувальних лабораторій з метою забезпечення ними контролю достовірності результатів випробувань.

Інститут має дозвіл референт-лабораторії ЄС зі сказу (м. Нансі, Франція) на визначення напруженості імунітету проти сказу у м’ясоїдних за допомогою FAVN test на культурі клітин. Дослідження є обов’язковим при вивозі домашніх тварин (собак та котів) до країн Європи.

На базі інституту функціонує метрологічна служба Держпродспоживслужби України, яка є центром метрологічного забезпечення ветеринарної лабораторної справи в Україні.
Для забезпечення контролю якості лабораторних досліджень інститут бере активну участь у міжнародних раундах міжлабораторних порівняльних випробувань FAPAS, FEPAS, GEMMA, а також у «Міжнародних професійних тестах з діагностики: грипу птиці і Ньюкаслської хвороби, блутангу, африканської та класичної чуми свиней, з антирабічного серологічного контролю».

Працівники інституту беруть участь у семінарах, тренінгах, конференціях, що проводяться міжнародними організаціями – Міжнародним епізоотичним бюро (OIE), організацією ООН з продовольства і сільського господарства (FAO) та інших заходах, присвячених питанням діагностики, профілактики та боротьби з інфекційними хворобами, а також безпечності харчової продукції.