22 февраля 1957 г. в Ленинграде был организован Институт цитологии АН СССР. Проект института принадлежал Д.Н. Насонову, который стал его первым директором. Дмитрий Николаевич Насонов был выдающимя советским цитофизиологом, получившим в 1943 г. Сталинскую премию за научный труд «Реакция живого вещества на внешние воздействия». В основу института была положена лаборатория физиологии клетки Зоологического института АН СССР. Первоочередной задачей института стало комплексное исследование строения и жизнедеятельности клетки. Исследования ведется на широком сравнительном материале, таким образом, в институте изучаются от одноклеточных организмов до млекопитающих. Для создания базы по обмену опытом в институте в 1959 г. начали выпускать журнал «Цитология». С начала работы института в нем трудятся ведущие специалисты в различных областях биологии, такие как цитофизиолог В.Я. Александров, гистолог Л.Н. Жинкин, генетик Ю.М. Оленов, эмбриолог П.Г. Светлов. В 1950 г. В.Я. Александров и Д.Н. Насонов вступили в конфликт с Т.Д. Лысенко и О.Б. Лепишинской, из-за чего были причислены к деятелям «реакционного вирховианства». Почти 25 лет с 1958 г. по 1984 г. институтом руководил цитофизиолог А.С. Трошин, под чьим руководством институт из небольшой лаборатории превратился в ведущий научный центр мирового уровня. Научным руководителем института цитологии сейчас является академик Н.Н. Никольский. В институте работает уникальная библиотека, в которой собрана богатейшая коллекция книг по разным разделам биологии. Сегодня в институте ведутся исследования клеточного ядра и хромосом, стволовых клеток, биологии клетки в культуре и многие другие направления. 18 мая 2017 г. в институте цитологии был открыт новый Центр клеточных технологий. В этом центре проводятся исследования стволовых клеток тканей и органов человека. Эти клетки помогут создать банк стволовых клеток и в проведении доклинических исследований фармакологических препаратов. Последние, позволит уменьшить использование лабораторных животных и увеличит точность, получаемых результатов. В планах института создание банков стволовых клеток, материалы которых потом можно будет превратить в любые ткани и клетки. В дальнейшем центре предполагают возобновление исследований искусственной кожи в виде геля с внедрёнными живыми клетками. В Центре клеточных технологий была создана первая в России автоматизированная система культивирования клеток CompacT компании Sartorius. В институте также ведутся доклинические исследования фармацевтических препаратов и средств медицинского назначения на клеточных культурах in vitro.
Изначально институт цитологии располагался в одном здании с Зоологическим институтом на проспекте Маклина д. 32 (ныне Английский проспект). С 1896 г. в этом доме располагались Лесгафтовские курсы, то есть Курсы воспитательниц и руководительниц физического образования, основанные при Петербургской биологической лаборатории. Здание также известно тем, что в ноябре 1905 В. И. Ленин вёл занятия кружка аграрников-марксистов. В 1960-е гг. в этих стенах велись эксперименты связанные программой освоения космоса, в том числе изучение воздействия солнечной радиации на состояния микроорганизмов. В 1985 г. институт цитологии переехал в новое здание на Тихорецком проспекте, строительство которого началось в 1980 г. Проект здания был разработан Ленинградским отделением ГИПРОНИИ АН СССР, который отвечал за проектировку зданий Академии наук СССР. Главным архитектором стал Д.Х. Еникеев, занимавшийся восстановлением послевоенного Ленинграда. Долгое время в здании института располагалась «Академ-книга». С 1987 г. фасад здания украшает мозаика, на которой изображена клетка, автором проекта является В. Лащинин. Здания института, где располагаются лаборатории, вытянуты вверх, что является необычным решением. Обычно помещения под исследовательские нужды строятся вытянутыми, что обеспечивает удобство для сотрудников. В данном случае архитекторами таким образом была решена проблема небольшой территории.
