La création d’un laboratoire de restauration consacré à la conservation des œuvres en métal ou en céramique de provenance archéologique remonte au tout début du XXe siècle, suite à la réorganisation sur base technico-scientifique des Musées du Vatican ; jusqu’alors, les « Musées du Pape » s’étaient entourés de collaborateurs externes, artistes et restaurateurs. Dès 1910, la structure commença à se doter de personnel fixe et d’un laboratoire interne, appelé à l’époque « Cabinet d’applications scientifiques pour métaux et terres cuites ».
Si dans la première moitié des années ’20 l’activité se concentra surtout sur le nouvel aménagement du Musée Grégorien étrusque (inauguré en 1925), au fil des ans celle-ci s’étendit au Musée Grégorien égyptien et ensuite aux autres collections vaticanes formées de matériaux métalliques, de céramiques, verre et ivoire, jusqu’à englober le département plus général qu’on appelle les Arts décoratifs.
Entre 1980 et 1981, le Laboratoire s’est développé et a reçu de nouveaux espaces et de nouveaux équipements avant de prendre sa dénomination actuelle. Le tournant décisif, du point de vue organisationnel et professionnel, eut lieu en 1999 quand les collections de la Bibliothèque apostolique vaticane – composées de pièces dans les matériaux les plus divers et d’époques variées (émaux, orfèvreries, ambres, ivoires) – passèrent sous la compétence des Musées du Vatican, ce qui a justifié alors un développement des fonctions, des compétences et des activités du Laboratoire.
La coordination et la responsabilité de la structure sont aujourd’hui de la compétence de Flavia Callori di Vignale, qui est aidée par huit professionnels et de nombreux collaborateurs provenant d’écoles et d’instituts hautement spécialisés, comme l’Istituto Superiore Centrale del Restauro à Rome et l’Opificio delle Pietre Dure à Florence.