Институт цитологии открылся 22 февраля 1957 года. Автором идеи создания научного центра, основным направлением деятельности которого станет изучение биологии клетки, был выдающийся ученый-цитофизилог, член-корреспондент АН СССР, доктор биологических наук, профессор Дмитрий Николаевич Насонов. Он же стал и первым директором института. Институт был основан на базе руководимой Насоновым лаборатории физиологии клетки Зоологического института АН СССР. Лаборатория была существенно расширена еще в 1955 году, что и подготовило ее превращение в самостоятельное учреждение. При открытии института основной задачей его деятельности стало комплексное изучение строения и жизнедеятельности клетки с использованием достижений биологии, биохимии и физики. Ее решению способствовало издание журнала «Цитология» и организация Научного совета, занимавшегося проблемами цитологии. В то время в состав института входило 6 лабораторий, в которых трудилось около 100 человек. На сегодняшний день в институте действуют 2 отдела, 19 лабораторий, 17 групп и ряд вспомогательных подразделений. Штат учреждения состоит из 317 сотрудников. Среди них – 1 академик, 2 члена-корреспондента, 39 докторов и 140 кандидатов наук.