Лаборатория ихтиологии как отдельное подразделение была организована в 1958 году при реорганизации МБС в ММБИ. Первые же ихтиологические наблюдения были начаты еще в 1936 году, когда проводилось уточнение видового состава рыб литоральной и сублиторальной зон ближайших от МБС окрестностей, а также исследования по теме "Состав пищи и пищевого рациона тресковых, камбаловых и сельдевых рыб Баренцева моря" (1939–1941).
В сентябре 1941 года сотрудники были эвакуированы в Удмуртию, где приступили к изучению рыбных и нерыбных запасов реки Камы и близлежащих озер, а осенью 1942 года переехали в Таджикистан. Предполагалось, что основной задачей будет рыбохозяйственная бонитировка водоемов Памира, но в силу сложившихся обстоятельств район исследований ограничился верхним и средним течением реки Кафирниган, являющейся притоком Амударьи.
В 1946 году после возвращения сотрудников в п. Дальние Зеленцы работа была продолжена, но основное направление исследований было связано уже с темой "Изменение ихтиофауны литорали Баренцева моря в связи с изменениями климата" (1946–1952). В дальнейшем работы проводились по таким актуальным направлениям, как "Изменение ихтиофауны литорали Баренцева моря в связи с изменениями климата", "Закономерности скоплений и миграций промысловых рыб в прибрежной зоне восточного Мурмана и их связь с биологическими и гидрологическими процессами", "Биологические основы рационального использования и воспроизводства рыбных ресурсов в связи с условиями существования".
Начиная с 1981 года, у сотрудников лаборатории появилась возможность целенаправленных фаунистических исследований рыб в ранее недоступных районах Баренцева, Норвежского и Карского морей, что было связано с приобретением Институтом нового, хорошо оборудованного судна кормового траления – НИС "Дальние Зеленцы". В частности, в течение последующих лет были проведены исследования ихтиофауны Карского моря, определены особенности распределения ихтиопланктона в Северном, Норвежском, Баренцевом и Карском морях, установлены особенности питания личинок рыб. Относительно большая акватория, охватываемая экспедициями, и уникальный материал по видовому составу ихтиофауны различных районов позволили провести ревизию достаточно запутанной в то время систематики липаровых рыб западной части российской Арктики, уточнить ареалы других видов. В районах, прилегающих к Исландии, в Норвежском и Баренцевом морях был исследован морской период жизни атлантического лосося.
С 1992 года основные направления исследований лаборатории были сосредоточены на выяснении структуры и функциональных характеристик рыбной части сообществ Баренцева, Норвежского, Гренландского морей, биоэнергетике рыб северных морей, биологии и поведении лососевых рыб малых рек северной части Кольского полуострова. Начиная с 1993 года, в течение девяти лет проводились интенсивные экспедиционные исследования на судах, работавших в научно-промысловом режиме, что позволило собрать данные по структуре популяций основных промысловых видов рыб Баренцева моря, особенностям их распределения и направлений миграций в этот период. Осуществлялись также работы по изучению потенциальных для промысла видов рыб Баренцева моря.
Кроме традиционных тематических исследований сотрудники лаборатории принимали активное участие в различных экологических проектах, направленных на выяснение значимости тех или иных районов Баренцева моря для рыбной части сообществ, а также возможных вариантов снижения уязвимости ихтиофауны при поиске, разработке и эксплуатации нефтяных и газоконденсатных месторождений.
В аквариальной ММБИ, открытой в 1957 году, постоянно осуществлялись разнообразные исследования по воспроизводству, питанию и поведению таких важных промысловых видов, таких как треска, пикша, сельдь, мойва. Что помогало понять механизмы биологических процессов и существенно дополнить знания о причинно-следственных связях динамики численности рыб. С 1983 года после некоторого перерыва были начаты комплексные исследования питания и пищевых взаимоотношений рыб на разных этапах онтогенеза. Прежде всего это касалось количественных аспектов потребления пищи в разные сезоны, расчетов рационов, а также биоэнергетики арктических и бореальных видов рыб северных морей. В течение многих лет экспериментальные работы по биоэнергетике рыб, а также различным вопросам марикультуры, проводились в рамках международного сотрудничества. В результате кооперации были получены данные по метаболизму пелагических, криопелагических и донных рыб высоких широт, выяснены механизмы адаптаций арктических видов к низким температурам, определены пути решений проблем при промышленном выращивании личинок трески, зубаток, камбаловых рыб.
В последние годы основными направлениями исследований лаборатории ихтиологии и физиологии являются: выяснение видового состава и структуры рыбной части сообществ арктических морей России и прилегающих акваторий (Норвежское и Гренландское моря); определение состояния сообществ ихтиофауны литоральной и сублиторальной зон Баренцева моря; факторный анализ местообитаний арктических видов рыб и различные аспекты биологии рыбообразных и рыб; исследование роста, продуцирования, метаболизма и адаптаций морских видов рыб Арктики; мониторинг биоразнообразия рыбной части сообществ в условиях глобальных климатических изменений.
Все полевые и экспериментальные исследования биологии рыб, которые проводились и проводятся в МБС–ММБИ, связаны с именами следующих сотрудников: М.С. Зернов, Г.У. Линдберг, Е.В. Чумаевская-Световидова, Н.В Миронова, Р.Я. Цееб, А.Д. Чинарина, А.В. Белова (Жабрева), В.В. Герасимов, Ю.Ф. Поздняков, М.И. Тарвердиева, А.А. Ястребков, Ю.В. Татьянкин, А.Г. Поливайко, А.В. Астафьева, Э.Е. Калюжный, О.Г. Полуэктова, С.Н. Мартыненко, Р.Ш. Хузин, А.А. Петров, Н.В. Чернова, С.Г. Антонов, Г.В. Норвилло, Э.Л. Орлова, Е.Г. Берестовский, А.Г. Черницкий, О.В. Карамушко, Л.И. Карамушко, Н.Г. Журавлева, И.И. Петров, Е.А. Киреева, Д.С. Саматова, О.Ю. Терещук (Кудрявцева), А.К. Чумаков, И.А. Шпарковский, В.М. Муравейко, И.В. Боркин, Ю.И. Ивакина, А.П. Шкателов, Д.И. Александров, Н.Н. Красуля, О.Ю. Юначева, Е.В. Таскина (Смирнова), Е.В. Расхожева, Р.А. Линников, А.В. Емелина, О.В. Бондарев, С.А. Чаус.
