Nel 1863 il fisiologo tedesco Maurizio Schiff fondò, in via Gino Capponi, il Laboratorio di Fisiologia Umana, segnando l'inizio di una vera e propria attività scientifica e accademica. Durante la ricerca sperimentale di Schiff e del suo assistente russo Alessandro Herzen si aprì una forte polemica sulla vivisezione. Nel 1873 si arrivò addirittura ad un processo che alcuni nobili fiorentini intentarono contro lo stesso Schiff, responsabile di turbare la quiete delle dimore a causa di certi «ululati strazianti e grida di dolore [...degli] animali viventi come cani, gatti, ed ogni altra specie di animali». Herzen partecipò alla polemica con un brillante libello dal titolo Gli animali martiri, i loro protettori e la fisiologia: «Gli animali martiri degli esperimenti fisiologici sono poca cosa rispetto agli animali martiri delle altre attività dell'uomo (sostentamento, comodo, lusso, "ghiotteria", ignoranza, capriccio, ferocia e vanagloria, divertimento)». La polemica si estese fino ad occupare le pagine di importanti giornali stranieri, come l'inglese "Daily News" e il "Times", per poi lentamente concludersi quando i due fisiologi lasciarono la città.

Nel 1936 il Laboratorio si trasferì a Careggi, in viale Morgagni, dove tuttora si trova. Negli anni Settanta divenne Istituto di Fisiologia e, nel 1986, Dipartimento di Scienze Fisiologiche. A partire dalla fondazione del Laboratorio, è stato utilizzato per scopi di ricerca un gran numero di apparecchi scientifici.

Il Dipartimento conserva una collezione (circa 200 reperti databili a partire dal 1880) composta fondamentalmente da apparecchi usati per la stimolazione elettrica e per la registrazione di parametri elettrici o meccanici. Si segnalano, in particolare, un ergografo di Mosso, usato in passato per la registrazione delle contrazioni muscolari del dito medio della mano, alcuni chimografi, anch'essi preposti alla misurazione degli eventi muscolari dell'organismo, ed un elettrocardiografo di Boulitte, oltre a vari galvanometri, amperometri e strumenti di uso più generale.