L’istituzione di un laboratorio di restauro dedicato alla conservazione delle opere in metallo o ceramica di provenienza archeologica risale ai primissimi del Novecento, a seguito della riorganizzazione su base tecnico-scientifica dei Musei Vaticani; fino ad allora i “Musei del Papa” si erano infatti avvalsi della collaborazione di artisti e restauratori esterni. A partire dal 1910 tuttavia la struttura cominciò a dotarsi di personale stabile e di un laboratorio interno, denominato all’epoca “Gabinetto di applicazioni scientifiche per metalli e terrecotte”.
Se nella prima metà degli anni Venti l’attività si concentrò soprattutto sul nuovo allestimento del Museo Gregoriano Etrusco (inaugurato nel 1925), nel corso degli anni questa si estese al Museo Egizio e, progressivamente, a tutte le altre Collezioni Vaticane costituite da materiali metallici, ceramici, vitrei ed eburnei, fino a raggruppare anche il settore più generale delle cosiddette Arti decorative.
A cavallo tra il 1980 e il 1981, il Laboratorio venne potenziato con nuovi spazi e attrezzature, assumendo l’attuale denominazione. La svolta decisiva, sotto il profilo organizzativo-professionale, avvenne però nel 1999 quando le collezioni della Biblioteca Apostolica Vaticana – costituite da reperti dei più diversi materiali ed epoche (smalti, oreficerie, ambre, avori) – passarono sotto la competenza dei Musei Vaticani, determinando così un ampliamento di ruoli, competenze e attività del Laboratorio.
Il coordinamento e la responsabilità della struttura sono oggi affidati a Flavia Callori di Vignale che si avvale della collaborazione di otto professionisti e di numerosi collaboratori provenienti da scuole e istituti di alta formazione, quali l’Istituto Superiore Centrale del Restauro e l’Opificio delle Pietre Dure di Firenze.