История гласит, что созданию Института экспериментальной медицины предшествовала трагедия. В ноябре 1885 года своей взбесившейся собакой был укушен офицер гвардейского корпуса, которым командовал принц Александр Петрович Ольденбургский. По распоряжению Александра Петровича офицера направили в Париж для лечения в лабораторию Луи Пастера, где за несколько месяцев до этого были проведены первые прививки от бешенства. Сопровождавшему офицера доктору Круглевскому было также поручено ознакомиться с приемами приготовления «яда бешенства». Тогда же, с целью распространения в России открытого Пастером «способа борьбы с водобоязнью», принц Ольденбургский поручил ветеринарам осуществить опыты на кроликах, зараженных бешенством.

Лаборатория для проведения научных исследований была организована при ветеринарном лазарете лейб-гвардии конного полка. Помимо приема больных и изготовления антирабической вакцины для прививок против бешенства постепенно развертывалась научно-исследовательская работа. Здесь впервые в России были предприняты систематические исследования патогенных микробов и разрабатывались меры борьбы с инфекционными болезнями. Однако средства и помещения были ограничены, и принц Ольденбургский задумался о создании института наподобие недавно открывшегося в Париже Пастеровского института.

После получения разрешения императора принц Ольденбургский приобрел на личные деньги на Аптекарском острове участок земли с несколькими постройками. 8 (21) декабря 1890 года институт был освящен и торжественно открыт. Ему было пожаловано название «Императорский институт экспериментальной медицины», а принц А. П. Ольденбургский назначен его попечителем. Усадьба ИЭМ охраняется государством, многие его здания являются памятниками архитектуры.

На первом этапе развития ИЭМ разрабатывались методы диагностики и борьбы с бешенством, холерой, сапом, сифилисом, сибирской язвой, туберкулезом и многие другими заболеваниями. В 1901 году создается Особая лаборатория ИЭМ по заготовлению противочумных препаратов», получившая известность как «Чумной форт» (форт Император Александр I, расположенный на искусственном островке в Финском заливе к югу от острова Котлин). До 1915 года было произведено свыше миллиона доз сыворотки против чумы, дифтерита, тифа, скарлатины, столбняка.

Здесь же в отделе физиологии Иван Павлов выполняет свои классические работы по физиологии пищеварения, которые в 1904 году были удостоены Нобелевской премии. В институте под руководством Павлова развернулись исследования условных рефлексов, составившие фундамент нового направления науки – физиологии высшей нервной деятельности.

В 1970–1980 гг. расширились исследования в области микробиологии и иммунологии, были начаты работы по вирусологии, эмбриологии, фармакологии, биохимии атеросклероза. Развернулись исследования по физиологии и патологии терморегуляции, впервые Натальей Бехтеревой были предприняты комплексные исследования по нейрофизиологии человека.

Сегодня в научных отделах и лабораториях Института экспериментальной медицины проводятся исследования в различных направлениях медико-биологических наук. Ведутся разработки методов диагностики, лечения и профилактики осложнений.

Директором ИЭМ является бывший вице-губернатор Санкт-Петербурга, доктор медицинских наук Олег Эргашев.