Historie:
 Fyziologický ústav začal vznikat postupně od roku 1950 v rámci Ústředních biologických ústavů jako neurofyziologické oddělení, jehož základem byly laboratoře formované vědeckými osobnostmi Prof. Zdeňka Servíta a prof. Arnošta Gutmana. K nim se později přidal vývojovou fyziologií Prof. Jiří Křeček a tak po založení Československé Akademie Věd (1952) dala tato oddělení vznik sekci nově vzniklého Biologického ústavu ČSAV. Úspěšný rozvoj vědecké práce, ohlas doma i v zahraničí vedly k tomu, že 1. ledna 1954 vznikl samostatný Fyziologický ústav ČSAV. V roce 1956 se k FGÚ připojilo pracoviště vedené další významnou osobností - Prof. Otakarem Poupou, tím byl položen základ ústavu v podobě čtyř samostatných oddělení (odd. fyziologie centrálního systému, odd. fyziologie spinální míchy a nervosvalového systému, odd. vývojové fyziologie a odd. adaptací organismu na faktory vnějšího prostředí). Tato struktura ústavu se prakticky udržela až do roku 1980.
Prvním ředitelem ústavu byl Prof. Zdeněk Servít (1954-1969), který byl v roce 1969 propuštěn. Na krátký čas jej ve vedení ústavu vystřídal Prof. Jiří Křeček (1970). V následujících deseti letech stál v čele ústavu Dr. Ladislav Vyklický (1970-1980), kterého v roce 1980 vystřídal Dr. Zdeněk Drahota (1980-1989). Během jeho funkčního období se struktura ústavu podstatně změnila. Místo čtyř oddělení se vytvořily dva sektory (Neurovědy a Vývojová fyziologie); o něco později je doplnil sektor Molekulární a buněčné fyziologie. Po politických změnách v listopadu 1989 se konstituovala nová vědecká rada ústavu, která v květnu 1990 zvolila novým ředitelem ústavu Prof. Bohuslava Ošťádala (1990-1995). Během jeho funkčního období se struktura ústavu vyvinula do současné podoby, kdy byly zrušeny sektory a jednotlivé laboratoře (oddělení) byly podřízeny přímo řediteli ústavu. V roce 1995 odstoupil Prof. Ošťádal ze své funkce ze zdravotních důvodů a na jeho místo byl opakovaně na dvě funkční období zvolen Prof. Pavel Mareš (1995-2003) a dále Dr. Jaroslav Kuneš (2003-2010).

Současnost:
 Současnou ředitelkou ústavu je Dr. Lucie Kubínová. Fyziologický ústav je složen z řady vědeckých a servisních oddělení, která zajišťují chod ústavu po stránce vědecké i administrativní. Struktura ústavu není trvalá a je měněna podle potřeb a podle dlouhodobé výkonnosti jednotlivých oddělení. Koncem roku 1995 bylo zrušeno oddělení Psychofyziologie a v roce 2000 oddělení Molekulární neurobiologie. Také vznikla nová oddělení - oddělení biofyziky membránového transportu (1992), oddělení biochemie membránových receptorů (1996), oddělení proteinových struktur (2003), oddělení biologické kontroly (2008) a oddělení kardiovaskulární morfogeneze (2009). Částečnou delimitací byl uskutečněn v roce 2005 přechod oddělení buněčné biologie z Ústavu experimentální medicíny AV ČR, v.v.i. pod hlavičku našeho ústavu.
  Vědecká oddělení v současnosti tvoří v závislosti na předmětu svého výzkumu tři okruhy: Molekulární a buněčná fyziologie, Kardiovaskulární fyziologie a Neurovědy:

1. Okruh molekulární a buněčné fyziologie se zabývá vztahem struktury a funkce, látkovou přeměnou a energetickým metabolismem, činností mitochondrií, transportní funkcí buněčných membrán a transdukcí signálu na celulární a subcelulární úrovni.

2. Výzkum související s fyziologií a patofyziologií kardiovaskulárního systému se zaměřuje na vývojové stránky činnosti srdečních kontrakcí, experimentální hypertenzi a fyziologii epitelu s důrazem na úlohu proteinů buněčných membrán.

3. Výzkum v oblasti neurověd zahrnuje široké spektrum problémů od studia mechanismů uvolňování neuropřenašečů a jejich interakce s receptory, mechanismy rychlého přenosu signálů mezi buňkami a uvnitř buněk až po studium integračních funkcí nervového systému jako jsou paměť, regulace cirkadiánních rytmů a patofyziologické mechanismy epilepsie.

 Snahou všech tří oblastí výzkumu je hledání genetické determinace studovaných jevů s cílem přispět k objasnění patogeneze závažných metabolických, kardiovaskulárních a nervových onemocnění člověka a přispět tak ke zlepšení jejich diagnostiky a nalezení nových cest v účinné terapii a prevenci.
 Některá servisní oddělení (Odd. chovu, ustájení a zoohygieny laboratorních zvířat, Odd. radiometrie, Středisko vědeckých informací a částečně oddělení Biomatematiky) slouží v mnoha případech nejen Fyziologickému ústavu, ale i dalším ústavům Akademie věd v areálu v Krči.
Průměrně je v ústavu zaměstnáno 399 zaměstnanců z toho cca 130 vědeckých pracovníků a dalších cca 125 absolventů vysokých škol, dále ústav školí ročně průměrně 90 doktorandů a 30 studentů vysokých škol zde vypracovává diplomové práce. Počátkem devadesátých let však ústav prošel několika redukcemi svých zaměstnanců, což byl důsledek řady úsporných a optimalizačních opatření jimiž Československá akademie věd (od 1. ledna 1993 Akademie věd České republiky) prošla v letech 1990-1993. První redukce znamenala, že 20% zaměstnanců muselo z ústavu odejít. Náš ústav ustanovil tříčlennou komisi složenou z předních vědců, která vyhodnotila jednotlivé laboratoře a navrhla řediteli ústavu optimální snížení počtu pracovníků. Druhé snížení počtu zaměstnanců v roce 1993 vycházelo z hodnocení ústavů, které bylo prováděno v rámci celé Akademie věd. I když náš ústav byl hodnocen jako jeden z nejlepších, bylo nezbytné počet zaměstnanců opět snížit. V souvislosti se systémem hodnocení je třeba zdůraznit, že Fyziologický ústav patří k průkopníkům používání scientometrických parametrů při hodnocení kvality vědecké práce v Akademii.
 V roce 2005 se ústav stal opakovaně nositelem Centra výzkumu chorob srdce a cév (vedoucí Prof. B. Ošťádal). Kromě toho je několik laboratoří ústavu zapojeno v dalších centrech: Centrum integrované genomiky, Centrum neuropsychiatrických studií, Centrum neurověd, Centrum molekulární biologie a fyziologie společenstev kvasinek a Centrum fluorescenční mikroskopie v biologickém a lékařském výzkumu.