Изучение геологии четвертичного периода началось в Геологическом институте с момента его образования в 1930 году и проводилось сначала под руководством Г.А. Бонч-Осмоловского, а с 1935 г. Г.Ф. Мирчинка. Основным направлением работ были корреляция морских и континентальных неоген-четвертичных толщ Понто-Каспия и юга Русской равнины, а также изучение новейших отложений в районах проектирования и строительства гидротехнических сооружений.

С 1937 г. в структуре института наряду с рядом других отделов стал существовать самостоятельный Отдел четвертичной геологии. С этого времени и особенно в период Великой Отечественной войны сотрудниками этого отдела начали проводиться региональные исследования в восточных районах страны - на Урале (В.И. Громов, К.В. Никифорова, Л.Д. Шорыгина), и Алтае (Е.Н Щукина), непосредственно связанные с выяснением закономерностей формирования россыпных месторождений полезных ископаемых.

В 1943 г. по возвращении ГИНа из эвакуации Отдел четвертичной геологии возглавил В.И. Громов. В это время наряду с продолжением региональных исследований встали проблемы более широкого плана: построение единой стратиграфической шкалы четвертичной системы, разработка принципов проведения стратиграфических границ внутри этой системы, определение таксономического ранга выделенных подразделений, восстановление новейшей истории развития фауны и флоры и истории ископаемого человека. В эти годы в отделе развернулись обширные региональные работы в азиатской части СССР: в Сибири (М.Н. Алексеев, Э.И. Равский, И.М. Хорева, В.С. Трофимов, Н.П. Куприна, Э.А. Вангенгейм, Ю.А. Лаврушин, С.М. Цейтлин и др.), на Алтае и в Туве (Е.Н. Щукина, Л.Д. Шорыгина, Л.П. Александрова, Н.А. Ефимцев), в Забайкалье (В.В. Ломакин, Э.И. Равский, В.Г. Гербова, Э.А. Вангенгейм), в Казахстане (К.В. Никифорова, В.Г. Гербова, Н.А. Константинова) и на Камчатке (О.М. Петров, И.М. Хорева, А.Э. Басилян). В результате исследований были созданы первые обоснованные стратиграфические схемы неоген-четвертичных отложений этих регионов и проведена их межрегиональная корреляция. В то же время на европейской территории СССР продолжались работы по детализации стратиграфических схем новейших отложений и корреляции морских и континентальных последовательностей. А.И. Москвитиным была разработана стратиграфическая схема четвертичных отложений Европейской равнины на полигляциалистической основе, и эта схема легла в основу всех дальнейших разработок ледниковой стратиграфии региона. В 1951 г. работа А.И. Москвитина была удостоена премии А.Д. Архангельского). Работы по совершенствованию общей стратиграфической шкалы четвертичных отложений европейской части нашей страны активизировались в 1960-ые годы и проводились на основе уточнения принципов корреляции отложений ледниковой и перигляциальной зон, с одной стороны, и области морских трансгрессий, с другой (В.И. Громов, К.В. Никифорова, Л.И. Алексеева, Л.П. Александрова, Н.В. Константинова, Н.В. Ренгартен, Ю.М. Васильев, П.В. Федоров, Н.А. Лебедева, А.И. Москвитин).

В 1930-1960-ые годы В.И. Громов создал новое направление в изучении квартера - биостратиграфию четвертичного периода по млекопитающим и обосновал важную роль исследований археологических памятников для целей стратиграфии и палеогеографии. За итоговый труд по этим проблемам, опубликованный в 1948 г., В.И. Громов был удостоен Сталинской премии.

В 1964 г. Отдел четвертичной геологии разделился на две лаборатории: Лабораторию геологии и истории четвертичного периода, которая вошла в сектор стратиграфии ГИНа, и Лабораторию генетических типов континентальных отложений, ставшую одним из подразделений Сектора литологии. Заведующим первой из этих лабораторий был назначен В.И. Громов, а после его кончины в 1970 г. К.В. Никифорова. Во главе второй из названных лабораторий был Е.В. Шанцер.

Заложенные В.И. Громовым основы биостратиграфии квартера по млекопитающим получили дальнейшее развитие в работах сотрудников вновь созданной лаборатории. В 1950-1960-ые годы было разработано палеонтологическое обоснование стратиграфии четвертичных отложений севера и северо-востока Азии (Э.А. Вангенгейм, А.В. Шер), юга Западной Сибири (В.С. Зажигин), европейской части СССР (Л.И. Алексеева, Л.П. Александрова), а в 1970-ые годы - Таджикистана (Э.А. Вангенгейм, М.В. Сотникова). В основу палеонтологического обоснования выделенных в этих регионах стратиграфических подразделений легли фаунистические комплексы крупных и мелких млекопитающих, которые были выделены для каждой палеозоогеографической провинции, а затем скоррелированы между собой. Детальные работы по корреляции континентальных и морских отложений с опорой на фауну млекопитающих и весь спектр стратиграфических методов проводила в 60-70-ые годы в кавказском регионе Н.А. Лебедева.
Вместе с тем, в 1960-1970-ые годы продолжались работы в Западной Сибири и на Алтае (И.С. Чумаков, С.А. Архипов, В.С. Зажигин), результатом которых стали детальные региональные стратиграфические схемы четвертичных отложений и модели формирования последних.

Монографическое изучение отдельных групп мелких млекопитающих в последующие годы дало возможность разработать значительно более детальные - зональные - биостратиграфические шкалы плиоцена и квартера для Восточной Европы, основанные на зонах распространения и зонах совместного распространения таксонов (А.С. Тесаков, Э.А. Вангенгейм, М.А. Певзнер), а также плиоцена Западной Сибири (В.С.Зажигин). При этом восточноевропейская стратиграфическая шкала была скоррелирована с морскими шкалами Средиземноморья и Восточного Паратетиса, а также континентальной шкалой Западной Европы и с магнитохронологической шкалой. В основу разработанных зональных шкал были положены эволюционные изменения в нескольких филетических линиях грызунов. Проведенное в 1970-ые годы монографическое изучение хищных млекопитающих (М.В. Сотникова) позволило установить стадии их развития в отдельных филетических линиях, показать значение этих стадий для стратиграфических целей, выяснить палеозоогеографические различия фаун западного и восточного секторов Палеарктики, а также выделить в четвертичных отложениях Центральной Азии и юга Восточной Европы характерные последовательные ассоциации Carnivora, которые были использованы для обоснования зон, установленных в континентальной шкале Западной Европы.

Изучение геологии археологических памятников, начатое В.И. Громовым еще в начале 20-х годов, продолжалось в ГИНе в Отделе четвертичной геологии, а затем в Лаборатории геологии и истории четвертичного периода параллельно с другими исследованиями. В азиатской части СССР такие работы в 1960-1970-ые годы проводились Э.И. Равским, С.М. Цейтлиным, Э.А. Вангенгейм, в европейской части В.И. Громовым и от Комиссии по изучению четвертичного периода И.К. Ивановой. Тематика, связанная с геологической периодизацией палеолита и использованием археологических памятников для стратиграфии и палеогеографии, а также для решения вопросов экологии и расселения древнего человека, позднее разрабатывалась Е.В. Девяткиным в Монголии, А.Е. Додоновым в Средней Азии, А.Э. Басиляном и П.А. Никольским на севере Восточной Сибири. В результате этих исследований Е.В.Девяткиным было обосновано стратиграфическое положение целого ряда археологических памятников Монголии и рассмотрены вопросы их палеогеографии. В результате изучения лёссовых разрезов Таджикской депрессии А.Е. Додоновым была дана геохронологическая последовательность большого числа вновь открытых палеолитических местонахождений, связанных с ископаемыми почвами. В последние годы в арктическом секторе Восточной Сибири открыт и комплексно изучается новый верхнепалеолитический памятник, который имеет возраст 27 тыс. лет и расположен в низовьях р. Яна на 71° с. ш. (П.А. Никольский, А.Э. Басилян). Это самая древняя и самая северная стоянка первобытного человека в Арктике. В первое десятилетие 21 века были сделаны важные открытия раннего палеолита в эоплейстоценовых отложениях на Таманском п-ове. Сотрудники лаборатории (А.Е.Додонов, М.В. Сотникова, А.С.Тесаков, А.Н.Симакова, П.Д.Фролов)  приняли участие в уточнении биостратиграфического положения этих очень интересных разрезов и объектов.

В 1980-ые годы в Лаборатории были продолжены работы по разработке стратиграфических схем новейших отложений и их корреляции. Одна из руководящих ролей в создании детальных стратиграфических и корреляционных схем плиоцена и четвертичной системы принадлежала К.В. Никифоровой. Материалы этих работ вошли в фундаментальную монографию "Стратиграфия СССР. Четвертичная система" (полутома 1, 2), опубликованную в 1982 и 1984 гг.

Особое внимание в стратиграфических исследованиях сотрудников Лаборатории в 1974-1984 г.г. было уделено границе неогена и квартера (проект МПГК № 41 - руководители К.В. Никифорова и М.Н. Алексеев). В этом проекте приняло участие большое число зарубежных и отечественных ученых-стратиграфов. В результате десятилетней работы по проекту в качестве границы был рекомендован возрастной рубеж 1,8 млн. лет, который в избранном стратотипическом разрезе Врика на юге Италии соответствует, согласно современной шкале, границе между гелазием и калабрием. Такой выбор опирался на детальные биостратиграфические исследования морских и континентальных отложений и палеомагнитные данные. Эти материалы были представлены на IX Конгрессе ИНКВА в Москве в 1982 г. и проведение границы между неогеновой и четвертичной системами на рекомендуемом возрастном уровне было утверждено Стратиграфической комиссией ИНКВА, а в 1985 г. и Международной стратиграфической комиссией. В результате был создан хороший базис для дальнейших стратиграфических исследований отложений четвертичной системы в международном масштабе.

В период 1986-1989 гг. Лабораторией руководил М.Н. Алексеев, а с 1989 по 2004 гг. - Е.В. Девяткин. С 2005 по 2008 гг. лабораторию возглавлял А.Е.Додонов. С 2008 г. лабораторией заведует А.С.Тесаков.

Одним из важных разрабатываемых в Лаборатории направлений изучения новейших континентальных отложений являются климатостратиграфические и палеогеографические исследования в разных палеоклиматических и ландшафтных зонах (Е.В. Девяткин, А.Е. Додонов, А.Н. Симакова). Эти исследования сосредоточены на уточнении стратиграфических шкал и детальной корреляции континентальных образований плиоцена и плейстоцена внеледниковой зоны Евразии, а также на обосновании моделей, отражающих палеоклиматические события, динамику изменения биоты и миграционные процессы в развитии фаун и палеофлоры. Для аридных территорий Восточной Азии на примере Монголии Е.В. Девяткиным разрабатывалась плювиально-аридная модель развития природной среды и палеоклимата в четвертичном периоде. В результате климатостратиграфических исследований А.Е. Додоновым была разработана лёссово-почвенная шкала квартера Средней Азии и обоснована ее корреляция с континентальными шкалами Европы и Китая, а также с океанической изотопно-кислородной шкалой. А.Н.Симаковой с использованием компьютерных технологий на основании палинологических и радиоуглеродных данных для Европы построена серия карт палеорастительности, позволяющих проследить динамику развития палеофитоценозов при переходе от эпохи последнего ледниковья к голоцену.

В 1980-е годы в рамках программы "Глобальные изменения и корреляция событий: хроностратиграфия и палеогеография позднего неогена и антропогена" К.В. Никифорова и В.А. Крашенинников приняли решение о создании в Лаборатории микропалеонтологической группы, специализирующейся на изучении плиоцен-четвертичной микрофауны и микрофлоры. В эту группу вошли молодые специалисты М.Е. Былинская (планктонные фораминиферы), Л.А. Головина (наннопланктон), С.С. Габлина (диатомовые) и А.Н. Симакова (споры и пыльца). Основным материалом для исследований вначале послужили образцы из скважин глубоководного бурения судна "Гломар Челленджер", а после приобретения Геологическим институтом судна "Академик Николай Страхов" стали активно изучаться глубоководные осадки, вскрытые донными трубками. Материал из рейсов НИС "Академик Николай Страхов" лег в основу исследований зональной стратиграфии плиоцен-четвертичных отложений северной половины Атлантического океана по известковому планктону и корреляции зональных подразделений, выделенных по наннопланктону в шкале С. Гартнера, с подразделениями, установленными в шкале Г. Болли по планктонным фораминиферам и с подразделениями магнитохронологической шкалы. Кроме того, на основании анализа возрастной и широтной изменчивости комплексов известкового планктона в плиоценовых и четвертичных глубоководных отложениях Атлантического океана в пределах Северного полушария были установлены рамки надежного применения низкоширотных зональных шкал по планктонным фораминиферам и наннопланктону при переходе от экваториально-тропической к бореальной зоне Северной Атлантики (М.Е. Былинская, Л.А. Головина). При этом было показано, что низкоширотная шкала по планктонным фораминиферам, ранее применявшаяся только в наиболее тепловодных океанических областях, с некоторой потерей детальности может быть распространена вплоть до бореальных районов. Таким образом, было показано, что данная шкала имеет субглобальный характер (М.Е. Былинская, Л.А. Головина, В.А. Крашенинников). По структурным перестройкам комплексов фораминифер и наннопланктона реконструированы ключевые события неогена-квартера в северо-восточной Атлантике.

Наряду с изучением океанических отложений продолжалось исследование наземных разрезов морских плиоцен-четвертичных отложений на юге России, на Украине, в Молдавии, Туркмении, Азербайджане и Грузии, а также Восточном Средиземноморье (Кипр и Сирия). При этом на территории Сирии проведено комплексное изучение микрофауны и микрофлоры и впервые установлено по наннопланктону положение границы между плиоценом и квартером.

В первые десятилетия 21 века работы Лаборатории сконцентрировались на трех важнейших направлениях и регионах -- изучение морской биоты и стратиграфии квартера Арктического бассейна и Атлантики, комплексное биостратиграфическое исследование позднекайнозойских формаций Восточного Паратетиса, детальное биостратиграфическое изучение континентальных отложений Европейской России, а также разрезов Армении, Украины, Турции, и изучение био- и климатостратиграфия Восточной и Западной Сибири, включая комплексное изучение континентального квартера Арктической Сибири. 

Основная цель будущих исследований Лаборатории стратиграфии четвертичного периода - это создание общей детальной стратиграфической шкалы плиоцена-квартера Северной Евразии на мультидисциплинарной основе. Разработка такой шкалы имеет большое значение для широких межрегиональных корреляций геологических событий в масштабе всего континента.