Лаборатория научного кино создана по инициативе И. П. Павлова в 1925 г. одной из первых в Институте для кинорегистрации опытов по изучению высшей нервной деятельности и съемки короткометражных научных фильмов. В эти годы с лабораторией сотрудничали режиссер М. И. Пудовкин и оператор Н. К. Головня, которыми был снят первый научно-популярный фильм по проблеме физиологии «Механика головного мозга». В довоенные и послевоенные годы лабораторией руководил М. Д. Арон, разработавший метод цейтраферной микрокиносъемки для морфофизиологических исследований. Им был снят ряд научных фильмов, посвященных изучению сложных форм поведения обезьян и других животных.

В 1969 г. на базе кинолаборатории организована лаборатория научно-исследовательской кинематографии, которую возглавил к. т. н. Ю. И. Левкович. Задачей лаборатории явилась разработка новых современных научно-технических методов и аппаратуры для исследования физиологических функций, а также проведение исследований совместно с лабораториями Института и другими отечественными и зарубежными научными и учебными учреждениями. В исследованиях используются современные достижения оптики, сенситометрии, спектрофотометрии, компьютерной техники и телевидения. В 1995 г. лаборатория была преобразована в сектор, а с 2017 года — в группу (при дирекции). Руководителем группы назначен Николай Александрович Мальцев.

Основными направлениями исследований группы являются:
— изучение скорости капиллярного кровотока, структуры потока и изменения просвета сосудов в коре головного мозга, мышцах, печени, желудке, мочевом пузыре и других органах и тканях в норме и при воздействии различных факторов;
— анализ сенситометрических параметров изображения, влияния скоростей и размеров движущейся апертуры на величины и формы опознаваемых фигур;
— исследование поведения лабораторных животных в эксперименте с компьютерным анализом параметров поведения в различных экспериментальных условиях (лабиринт, бассейн и др.) при различной освещенности, с различными интервалами регистрации в течение нескольких суток;
— с помощью нового метода прецизионной пространственной микроморфометрии и телевизионного компьютерного интерактивного многопараметрового анализа изображения проводятся исследования микроциркуляции; качественный колориметрический химический анализ микроструктур в гистологических и цитологических препаратах (при увеличении до 6000х), гистохимический анализ отдельных структур клетки; денситометрическое измерение площади и количества структур на гистологических и цитологических препаратах и пространственное (трехмерное) измерение гистологических препаратов.

За последние 35 лет создано около 40 научных, научно-популярных кино- и телефильмов по научной проблематике Института и истории физиологии. 5 научно-популярных фильмов, снятых совместно со студиями «Центрнаучфильм» и «Леннаучфильм» в течение многих лет находятся в прокате. Фильм «Обезьяний остров» получил Диплом 1-й степени на фестивале Международной Ассоциации научного кино в США в 1976 г. и демонстрировался в 80 странах мира. Этот фильм до сих пор является самым кассовым научно-популярным фильмом России.

Группа осуществляет совместные исследования с Санкт-Петербургским университетом, Московским университетом им. М. В. Ломоносова, Государственным оптическим институтом им. С. И. Вавилова, Научно-исследовательским институтом телевидения, Академией киноинженеров, Военно-медицинской академией, Научно-исследовательским институтом токсикологии, рядом институтов Российской академии медицинских наук, а также Академии наук Грузии.