W 1961 r. z Pracowni Obrony Przeciwchemicznej 34. Wojskowego Centralnego Laboratorium Sanitarno-Higienicznego powstał Zakład Toksykologii w celu opracowania metod zwalczania skutków broni chemicznej. Kierownikiem Zakładu został mjr dr med. Tadeusz Kisieliński, który kierował Zakładem aż do 1981 r. (od roku 1961 jako docent, od 1972 r. – profesor).
W 1969 r. doc. T. Kisieliński opracował raport o stopniu zagrożenia bronią chemiczną, doręczony przez stronę polską Sekretarzowi Generalnemu ONZ na kolejnych sesjach w Genewie i Nowym Jorku. W 1973 r., po raz pierwszy na świecie, opracowano w Zakładzie metodę stosowania diazepamu w zwalczaniu drgawek przy zatruciach związkami fosforoorganicznymi (obecnie w zestawach leczniczych większości armii krajów europejskich).
W 1975 r. z Zakładu Toksykologii wyodrębniono Zakład Farmakologii, którego kierownikiem został płk doc. dr hab. Sławomir Rump. ZF rozpoczął działalność wchodząc w skład zespołów realizujących problemy badawcze koordynowane przez PAN. W 1981 r., po przejściu kierownika Zakładu Toksykologii, płk. prof. T. Kisielińskiego, na emeryturę dokonano połączenia obu Zakładów. Kierownikiem nowego Zakładu Farmakologii i Toksykologii został płk prof. dr hab. S. Rump. W 1982 r., dla potrzeb przyszłej Konwencji o Zakazie Broni Chemicznej, w ZFiT opracowano standardowe procedury operacyjne określenia toksyczności ostrej drogą podskórną i inhalacyjną, które zostały przyjęte jako aneksy przez Komitet ds. Rozbrojenia ONZ.
W 1991 r., po przejściu prof. S. Rumpa na emeryturę, kierownikiem Zakładu został płk doc. dr hab. Marek Kowalczyk. W 1995 r. w ZFiT opracowano nowy indywidualny pakiet przeciwchemiczny IPP 95, w który obecnie są wyposażeni żołnierze Sił Zbrojnych RP. W ZFiT od wielu lat prowadzone są badania nad mechanizmami powstawania i leczenia drgawek w zatruciach związkami fosforoorganicznymi (środkami paralityczno-drgawkowymi), zarówno poprzez stosowanie swoistych odtrutek jak i leczenia objawowego, a także opracowaniem farmakologicznych metod profilaktycznych. Wyniki tych badań doprowadziły do opracowania nowego modelu autostrzykawki do samodzielnego udzielania pierwszej pomocy, którą wprowadzono na wyposażenie Sił Zbrojnych RP w celu zastosowania w przypadku zatruć bojowymi środkami trującymi (BST).
Do głównych kierunków badawczych Zakładu w dziedzinie neurofarmakologii należy badanie mechanizmów i opracowanie metod zwalczania stanów patologicznych o znaczeniu militarnym, m.in. bólu, stresu oraz skutków narażenia na ekstremalne warunki środowiska (hipotermia), a także możliwości zwiększenia tolerancji i wydolności psychofizycznej organizmu w tych warunkach. ZFiT posiada potencjał diagnostyczny i wykwalifikowany personel z wieloletnim doświadczeniem w dziedzinie opracowywania zasad medycznej doktryny wojennej oraz aktywnie uczestniczy w procesie jej doskonalenia, w ramach międzynarodowej wymiany naukowej i prac standaryzacyjnych prowadzonych w grupach roboczych NATO (np. od 2003 r. udział w pracach Grupy Roboczej NATO CBRNMed WG), gwarantując wysoką jakość wykonywanych badań i przygotowywanych dla sił zbrojnych opracowań, rozwiązań praktycznych (prototypów zestawów medycznych) i instrukcji. Od 2010 r. specjalista z ZFiT, płk dr n. med. Oktawiusz Antkowiak, pełnił funkcję Konsultanta Wojskowej Służby Zdrowia w dziedzinie toksykologii.
Od roku 2010 Zakładem kieruje ppłk dr n. biol. Marek Brytan. Rozszerzenie warsztatu badawczego w oparciu o nowoczesną aparaturę i techniki molekularne stworzyło możliwości rozwoju nowych kierunków badań, a także pogłębionych analiz w zakresie dotychczas realizowanych tematów. W ostatnich latach badano wpływ związków fosforoorganicznych na odpowiedź immunologiczną oraz mechanizmy działania genotoksycznego BST. W ramach projektów krajowych i europejskich prowadzone są także badania dotyczące oceny ryzyka dla zdrowia człowieka związanego z wdrażaniem nowych produktów i technologii dla celów bezpieczeństwa i obronności.