Лаборатория была организована в 1960 году под руководством проф. Георгия Павловича Конради на базе лабораторий патофизиологии и физиологии рецепторов как лаборатория физиологии кровообращения. В лаборатории проводили всестороннее изучение механизмов формирования тонуса сосудов и выяснение его роли в местных и системных реакциях кровообращения. Основные направления исследований, сложившиеся на этом этапе развития лаборатории: регуляция регионарного кровообращения (группа Виктора Александровича Левтова ), нейрогуморальная регуляция кровоснабжения сердца ( Сергей Иванович Теплов ), регуляция системной гемодинамики (группа Льва Иосифовича Осадчего ) и центральная регуляция кровообращения (группа Валерия Павловича Лебедева ). в этот период исследовались механизмы формирования периферического сосудистого тонуса, были объединены воззрения о миогенном и метаболическом механизмах его ауторегуляции, выявлены органные особенности реагирования гладких мышц резистивных и емкостных сосудов.

С 1972 года лаборатория работала под руководством д.м.н. Владимира Владимировича Орлова . В 70-е годы была выявлена относительная независимость реактивной и рабочей гиперемии скелетной мышцы от метаболических сдвигов, разработаны оригинальные устройства для проточной оксиметрии. Начаты исследования реологических свойств крови, агрегационных и деформационных свойств эритроцитов. Была разработана методика оценки агрегационной способности эритроцитов и в 1976 г . начато её внедрение в клинику. В сотрудничестве с Институтом механики МГУ разработана оригинальная математическая модель, описывающая гидродинамические свойства крови с учетом деформируемости и агрегируемости эритроцитов.

В 1985 году лабораторию возглавил проф. Джан Петрович Дворецкий (с 2003 г . – член-корр. РАН). В 80-е годы были развиты нетрадиционные представления о взаимодействии метаболических и механических факторов в регуляции мышечного кровотока. Проводилось прижизненное исследование течения крови в микрососудистой ячейке скелетных мышц кошек и устройства таких ячеек; на основе экспериментов и математической модели было получено объяснение неоднородности скорости течения крови в капиллярах ячейки (совместно с лабораторией научно-исследовательской кинематографии и Институтом механики МГУ). Продолжалась разработка методов оценки агрегационного состояния крови, изучалось влияние различных кровезаменителей (декстраны, полиоксиэтилены) на реологические свойства крови.

В следующее десятилетие дальнейшее развитие получили исследования роли исходного тонуса сосудистых миоцитов в формировании реакции сосудов. В частности, это относится к влиянию рН перфузата, а также статического или динамического растяжения сосудов на их реактивность, инициируемую стимуляцией симпатических нервов. Методом математического моделирования была получена оценка участия механогенных реакций (миогенной по типу Бейлисса и эндотелийзависимой, связанной с изменением напряжения сдвига на внутренней стенке сосуда) в регуляции сосудистого тонуса и кровотока. Важное место занимают исследования особенностей реактивности сосудов гипертензивных крыс. Проводилось изучение действия низкоинтенсивного лазерного излучения в ближнем и дальнем инфракрасном диапазоне на микроциркуляцию и сократительную активность гладких мышц сосудов, исследовалось взаимодействие нейрогенных, гормональных и метаболических механизмов регуляции периферического кровотока, влияние стволовых клеток на мозговое кровообращение у нормотензивных и спонтанно гипертензивных крыс. Также проводилось исследование микрососудистого транспорта кислорода в тканях головного мозга.

С 2014 г . во главе лаборатории – д.м.н., проф. Геннадий Иванович Лобов . С его приходом помимо традиционных исследований кровообращения появилось новое направление – изучение механизмов и регуляции транспорта лимфы по лимфатическим сосудам и узлам : взаимодействие нервных и гуморальных влияний на сократительную функцию лимфатических узлов и формирование лимфы. В связи с этим в 2015 году лаборатория физиологии кровообращения получила новое название «Лаборатория физиологии сердечно-сосудистой и лимфатической систем».

Используемые в настоящее время методики включают компьютерную обработку параметров гемодинамики и изображений в реальном масштабе времени, математическое моделирование движения крови в сосудах и их сократительной активности, лазерную допплеровскую флоуметрию, оценку дисфункции сосудистого эндотелия, регистрацию сокращений лимфатических сосудов и узлов в изометрическом режиме.