Enheten för neurokemi och neurotoxikologi grundades genom regeringsbeslut den 3 september 1979 och placerades vid Biologiska sektionen.

Avsikten var att vid SU bevara, vidareutveckla och tillföra undervisning och forskning ”unik kunskap inom området neurokemi och neurotoxikologi” som bedrivits vid Försvarets forskningsanstalt men som skulle gå förlorad eftersom den relevanta personalen ej avsåg att flytta med vid omlokaliseringen av FOA till Umeå från Ursvik utanför Stockholm.

Vid enheten inrättades 6 personliga tjänster avsedda att knytas till neurokemisk och neurotoxikologisk forskningsverksamhet. (Beslut utbildningsdepartementet Dnr 991, 1241/79). Forskningschefstjänsten medföljde också från FOA till SU och omvandlades 1984 till professur i neurokemi och neurotoxikologi och professor Edith Heilbronn utsågs till enhetsföreståndare, en tjänst som hon innehade fram till sin pensionering. 1984 flyttades verksamheten från FOAs lokaler i Ursvik till lokaler i Kräftriket och 1986 kunde enheten, efter genomgripande ombyggnad, flytta till lokaler i Frescati backe.

När Edith Heilbronn gick i pension 1992 ombildades enheten till institution med namnet Institutionen för neurokemi och neurotoxikologi och Tamas Bartfai utsågs till prefekt vilket han var fram till april 1997. I samband med ombildningen flyttades också sektionstillhörigheten till den kemiska sektionen. 

Kerstin Iverfeldt tillträdde som prefekt den 1 maj 1997 och var verksam som prefekt fram till den 31 december 2004 då hon efterträddes av Ülo Langel.

Den 1 juli 2005 bytte institutionen namn till Institutionen för neurokemi. Vi miljödiplomerades den 16 januari 2007 (internt SU).

Ülo Langel efterträddes av Einar Hallberg den 1 augusti 2013.

Under hösten 2013 flyttade institutionen från Frescati backe till ombyggda lokaler i Arrheniuslaboratoriet/KÖL.