L'inizio dell'insegnamento di Igiene a Firenze, con sede presso il Regio Istituto di Studi Superiori Pratici e di Perfezionamento, risale al 1878. Al primo professore, Giorgio Roster, si avvicendarono, nel corso di sessant'anni, personaggi del calibro di Achille Sclavo, ideatore del siero anticarbonchioso, e Filippo Neri, che si occupò con assiduità dei problemi legati alle caratteristiche batteriologiche dell'acqua. Ma fu solo con Giuseppe Mazzetti, ordinario a Firenze dal 1936, che l'attività didattica si spostò dai modesti locali dell'ospedale di Santa Maria Nuova all'edificio creato appositamente presso Careggi, che assunse allora la denominazione ufficiale di Istituto di Igiene e Microbiologia. Direttore dell'Istituto fino al 1969, Mazzetti contribuì, insieme ai suoi collaboratori, alla nascita di nuove branche dello studio dell'Igiene, legate al mutamento delle condizioni ambientali e lavorative della popolazione. L'aumento e la diversificazione dell'organico all'interno della struttura portarono, nel 1989, alla costituzione del nuovo Dipartimento di Sanità Pubblica, Epidemiologia e Chimica Analitica Ambientale, che nel 2000 ha assunto l'attuale denominazione.

Il Dipartimento conserva una collezione di strumenti sanitari (circa 80 reperti dei secoli XIX e XX). La raccolta è stata sistemata recentemente, recuperando gli strumenti dai depositi dell'Istituto. Comprende microscopi, attrezzi relativi ad aspetti d'igiene ambientale, bilance e macchine fotografiche degli anni Venti-Trenta. Verranno prossimamente inseriti nella collezione pannelli didattici in tela dei primi del Novecento, provenienti dall'Institut Pasteur di Parigi.