Институт возглавляли выдающиеся ученые:

• академик АН СССР Глеб Михайлович Франк (1946–1951 гг.)
• профессор Андрей Сергеевич Архипов (1951–1954 гг.)
• академик АМН СССР Андрей Владимирович Лебединский (1954–1962 гг.)
• академик АМН СССР Петр Дмитриевич Горизонтов (1962–1968 гг.)
• академик Леонид Андреевич Ильин (1968–2008 гг.)

Первоначально Радиационная лаборатория располагалась в Балтийском посёлке (ныне – Балтийская улица, район «Сокол»), занимая несколько комнат в здании ВИЭМа. В 1947 году лаборатория переехала на Малую Пироговскую улицу.

В 1946 году в радиационной лаборатории работало всего 10–15 человек, входивших в 3 отдела: инженерно-физический (А.В. Бибергаль), дозиметрический (Б.М. Исаев) и радиобиологический (Г.М. Франк). Глеб Михайлович Франк пригласил на работу талантливых учёных: В.Г. Хрущёва, Ю.М. Штуккенберга, У.Я. Маргулиса, В.В. Бочкарёва, М.И. Шальнова, Н.А. Краевского, А.П. Егорова и других.

Решение о создании Института биофизики принималось на самом высоком уровне. 21 сентября 1948 года вышел Приказ по Академии медицинских наук СССР, согласно которому Радиационная лаборатория была переименована в Институт биофизики АМН СССР.

На первых этапах создания атомной промышленности наиболее важным звеном являлась разработка методов и приборов для оценки степени лучевого воздействия. Поэтому одной из первых лабораторий ИБФ стала лаборатория дозиметрии.

Б.М. Исаев и А.В. Бибергаль являлись главными идеологами и первыми руководителями работ по методам и средствам для массового контроля уровней воздействия ионизирующего излучения на человека. Уже через 4 года были разработаны первые дозиметры.

В 1948 году с началом работы первого атомного предприятия «Маяк» на Урале Б.М. Исаев, У.Я. Маргулис и Ю.М. Штуккенберг подготовили первые Временные нормативы облучения. Предельно допустимая доза устанавливалась на уровне 100 мР за рабочую смену.

Юрий Михайлович Штуккенберг – создатель дозиметрических приборов и методов, заведовал физической лабораторией в ИБФ с 1946 года. Много лет был экспертом в Национальной Комиссии по радиационной безопасности при ООН. При его непосредственном участии разработаны первые дозиметры: конденсаторные напёрстковые камеры для ИДК и рентгенометры для измерения дозы гамма-излучения.

В лаборатории И.Б. Кеирим-Маркуса созданы оригинальные методы индивидуальной дозиметрии (фотографического – ИФКН, вспышечного – ИЛК, термолюминесцентного – ИКС, трекового – ГНЕЙС), нашедшие широкое применение в индивидуальном дозиметрическом контроле.

В 1954 году в экспериментально-производственных мастерских Института биофизики изготовили универсальный сцинтилляционный радиометр РУС, разработанный И.Б. Кеирим-Маркусом, Л.Н. Успенским и В.В. Маркеловым. Это был первый в СССР нейтронный дозиметр.

Сотрудники Института биофизики являлись постоянными участниками испытаний на Семипалатинском и Новоземельском полигонах, обеспечивая безопасность участников испытаний и населения прилегающих регионов.

Семипалатинский полигон был создан по решению Совета Министров СССР от 21 августа 1947 года. Для проведения исследований на полигон завезли более полутора тысяч животных. Сотрудники Института биофизики под руководством Б.М. Исаева предоставили аппаратуру для радиационной разведки на земле, в районе взрыва, для авиационной разведки и дозиметрического контроля облучения участников испытаний.

29 августа 1949 года в 6:40 утра на Семипалатинском полигоне испытали первую в СССР атомную бомбу РДС-1 мощностью 22,4 килотонны. Через 40 минут в эпицентр взрыва на двух танках со специальной свинцовой защитой для сбора дозиметрической информации направились А.И. Бурназян и сотрудники Института биофизики М.И. Шальнов и К.С. Калугин.

Для изучения воздействия поражающих факторов ядерного взрыва на живые организмы на полигоне организовали медико-биологическое направление исследований, просуществовавшее вплоть до расформирования полигона. Активное участие в испытаниях принимали сотрудники Института биофизики: В.Г. Рядов, И.Я. Василенко, К.И. Гордеев, В.А. Логачёв и многие другие. Более 300 учёных разных лабораторий Института биофизики выезжали на полигон.

Новоземельский полигон – первая интенсивная серия ядерных испытаний в атмосфере состоялась в 1957–1958 годах. Обеспечение безопасности персонала полигона и населения осуществлялось в соответствии с «Санитарными правилами», разработанными сотрудниками ИБФ Н.Ю. Тарасенко, Н.Г. Гусевым, А.Н. Мареем и Г.М. Пархоменко. Эти правила заложили основы отечественного санитарного законодательства в области радиационной безопасности.

Весь путь становления радиофармацевтики в нашей стране как самостоятельного направления связан с Институтом биофизики. 17 декабря 1948 года специальным постановлением Совета Министров СССР в Институте биофизики организована Препарационная лаборатория, которой поручили организацию и приёмку, хранение, обработку, расфасовку и распределение радиоактивных изотопов. Тем самым было положено начало разработке, внедрению в массовое производство и клиническую практику радионуклидов, препаратов на их основе и источников излучения в нашей стране.

В лаборатории работали талантливые учёные и организаторы: В.В. Бочкарёв, В.И. Левин, В.Т. Харламов, В.И. Станко, В.В. Седов, В.А. Баженов, В.Г. Хрущёв, Н.Ф. Тарасов и другие.

С 1956 года на лабораторию возложили обеспечение производства и поставок широкой номенклатуры радиоактивных препаратов и изделий, используемых в медицинской практике. В 1967 году на базе производственного сектора Препарационной лаборатории образовали завод «Медрадиопрепарат».

В результате изысканий разработаны методы получения 10 радионуклидов, исследованы возможности и перспективность использования ускорителей электронов, малогабаритных циклотронов. Среди особенно актуальных – создание оригинального сорбента, позволившего реализовать разработку генераторов технеция-99м высокой и сверхвысокой активности (В.И. Левин, Л.С. Козырева-Александрова).

В настоящее время в Центре разработаны радиофармпрепараты: «Меланоскан, 99mTc», «Оксабигал, 68Ga», «Синорен, 188Re» и другие. Ежегодно на базе отдела проводится научно-практическая конференция «Радиофарма».

По приказу Министра здравоохранения СССР от 17 сентября 1951 года в Институте биофизики организован Клинический отдел радиационной медицины. Создание отдела было обусловлено необходимостью лечения лучевой болезни преимущественно у персонала ПО «Маяк» и оказания помощи пострадавшим в радиационных авариях и инцидентах.

Первым руководителем отдела стал Николай Александрович Куршаков, полковник медицинской службы, выдающийся терапевт, член-корреспондент АМН СССР, лауреат Ленинской премии.

Значительный вклад в развитие научно-практической деятельности Клинического отдела внёс Андрей Иванович Воробьёв. Под его руководством впервые в мире начата разработка системы биологической дозиметрии. В 1970-е годы его учеником А.Е. Барановым в клинике стали проводиться первые трансплантации костного мозга, были созданы асептические палаты.

Ангелина Константиновна Гуськова – доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАМН, лауреат Ленинской премии, заслуженный деятель науки РСФСР, лауреат премии Зиверта. Ею впервые в мире создана система классификации острой и хронической лучевой болезни, разработаны диагностика и лечение лучевых поражений, заложены основы диспансеризации работающих в атомной отрасли.

С 1985 года в ФМБЦ ведётся уникальный регистр по острым лучевым поражениям человека. На основе этих данных в 2016–2019 годах выпущены русская и английская версии единственного в мире атласа «Острая лучевая болезнь человека».

В 1952 году Институт биофизики переехал в новое здание на северо-западной окраине Москвы на берегу Москвы-реки, в районе деревни Щукино. Здание, построенное ещё до войны, предназначалось для Института малярии, но по инициативе А.И. Бурназяна его передали Институту биофизики. Переездом руководил новый директор Андрей Сергеевич Архипов – учёный-гигиенист, хороший организатор.

Территорию института окружили колючей проволокой, внутри поставили деревянный забор. Позднее кроме основного здания выстроили ещё три больших корпуса, в одном из которых располагались облучательские установки и лаборатории, в другом – животные, поражённые радионуклидами. Третье здание предназначалось для производства радиохимических препаратов.

В такой обстановке строжайшей тайны сотрудники ИБФ работали вплоть до 90-х годов, когда гриф секретности немного ослабили.

5 августа 1955 года издан приказ Министра здравоохранения о передаче Биофизического отдела Института гигиены труда и профзаболеваний в состав Института биофизики АМН СССР. Так был организован Отдел промышленной гигиены (позже – промышленной радиационной гигиены).

Сотрудники отдела изучали обстановку на ядерных объектах, разрабатывали нормы радиационной безопасности, проводили радиационный контроль, прогнозировали радиационную обстановку. В конце 1940-х – начале 1950-х годов особенно тяжёлая ситуация сложилась на комбинате «Маяк». Система профилактических мероприятий, внедрённая на «Маяке» уже в начале 1950-х годов, позволила в значительной степени восстановить здоровье нескольких тысяч серьёзно облучённых людей.

С 1955 по 1965 годы отделом промышленной гигиены заведовала Галина Максимовна Пархоменко, участвовавшая в ликвидации крупных радиационных аварий на ПО «Маяк» и ЧАЭС. Под её руководством разработаны специальные требования к рабочим помещениям, метод дистанционной защиты при работе с радиоактивными газами и аэрозолями.

Сотрудники отдела внесли определяющий вклад в разработку первых «Санитарных правил работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений» (СП №333-60), а также в создание системы радиационной защиты на предприятиях ядерного топливного цикла.

В 1953 году перед молодым кандидатом медицинских наук Семёном Михайловичем Городинским поставили задачу разработать средства индивидуальной защиты для работников атомной промышленности. Под его руководством небольшой коллектив (35 человек) вырос в отдел – около 500 сотрудников, ставший головной организацией по разработке СИЗ.

Сотрудники отдела З.С. Четверикова и Т.В. Жерихина создали первый в СССР пневмокостюм ЛГ-1 (аббревиатура ЛГ – «Летавет – Городинский»). В 1962 году создан наиболее совершенный из плёночных пневмокостюмов – ЛГ-5 со съёмным смотровым стеклом и мембранным переговорным устройством.

Под руководством Игоря Васильевича Петрянова и С.М. Городинского разработаны ряд фильтрующих и изолирующих средств индивидуальной защиты органов дыхания. В 1956–1957 годах на основе материала ФП (фильтр Петрянова) создан самый эффективный противоаэрозольный респиратор ШБ-1, явившийся развитием конструкции респиратора «Лепесток». Его защитная эффективность составляет 99,9%.

В 1966 году за работы по созданию респиратора И.В. Петрянов, С.М. Городинский, С.Н. Шатский, П.И. Басманов удостоены Ленинской премии.

В начале 1950-х годов безопасностью населения занимался небольшой коллектив под руководством Александра Николаевича Марея. Основные задачи, решаемые отделом, были связаны с проблемами, порождёнными сбросами отходов с комбината «Маяк». Сотрудники ИБФ во главе с А.Н. Мареем неоднократно выезжали в район бедствия, проводили обследование территорий и населения, предпринимали лечебные и профилактические действия.

С приходом в Институт Виктора Александровича Книжникова в 1959 году были развернуты исследования роли пищевых цепей в формировании доз облучения за счёт глобальных радиоактивных выпадений и начаты экспериментальные исследования пищевых добавок как средств профилактики отдаленных последствий облучения.

В 1990-е годы, несмотря на сложную ситуацию, проводились исследования по влиянию на облучённый организм пищевых добавок, микроэлементов, в частности, изучали антиканцерогенные свойства селена, бурой водоросли ламинарии, зелёной водоросли – штамм хлореллы Е-25 Момотаро.

Сегодня учёные отдела (руководитель – Наталия Константиновна Шандала) проводят работы по оценке радиационной обстановки и состояния здоровья населения на территориях в районе объектов «уранового наследия», а также обеспечивают радиационно-гигиеническое сопровождение строительства новых атомных электростанций.

В начале 1950-х годов создаётся атомный подводный флот. Для создания системы радиационной защиты работающих на объектах с ядерными энергетическими установками в 1951 году в ИБФ организовали лабораторию «Радиационная безопасность и обитаемость объектов с ядерной энергетической установкой». Возглавил лабораторию Юрий Герасимович Нефёдов.

На территории ИБФ установили гермокамеру, где создали гамма-фон в дозе 0,05 рентген в сутки. Сотрудники лаборатории Алексей Николаевич Карцев, Лев Рауфович Исеев, Михаил Иванович Полетаев и другие входили в гермокамеру и находились в герметично-замкнутом пространстве по нескольку недель.

В 1950–1960-х годах сотрудники ИБФ принимали участие в программе по обеспечению радиационной безопасности космонавтов при осуществлении длительных полётов вне магнитосферы Земли. Были разработаны нормы радиационной безопасности для космонавтов, дозиметрическая аппаратура для измерения дозы радиации на борту космического корабля.

Космическая тематика вошла в круг исследований лаборатории радиационной иммунологии, микробиологии и аллергологии под руководством Н.Н. Клемпарской. Группа учёных ИБФ под руководством В.Д. Рогозкина разработала витамино-аминокислотный комплекс – амитетравит, повышающий жизнедеятельность организма в условиях длительного пребывания в космосе. Этот комплекс вошёл в состав бортовой аптечки космонавтов.