Das Rathgen-Forschungslabor wurde am 1. April 1888 als „Chemisches Laboratorium der Königlichen Museen“ gegründet. Prof. Dr. Friedrich Rathgen (1862 - 1942) wurde zum ersten Direktor des Instituts bestellt und blieb es bis zu seiner Pensionierung fast 40 Jahre später. Seine Hauptaufgabe lag vor allem in der Verbesserung von Verfahren zur Erhaltung von Museumsobjekten, aber auch in der Materialanalyse sowie der Erforschung von Herstellungstechniken kulturhistorischer Objekte.
Ab 1928 übernimmt Prof. Dr. Carl Brittner (1883 - 1958) die Leitung des Labors. Das Chemische Laboratorium in den Kolonnaden auf der Museumsinsel wird gegen Ende des zweiten Weltkrieges zerstört, der geplante Wiederaufbau nach Kriegsende kommt nicht zustande. Provisorisch wird das Labor zunächst im Magazinbau in Berlin-Dahlem untergebracht. Nach der Pensionierung Carl Brittners verschwindet es 1948 aus dem Betrieb und den Planungen der Museen für mehrere Jahrzehnte.
Die Wiedereröffnung des Labors als Rathgen-Forschungslabor auf Betreiben des damaligen Generaldirektors Prof. Dr. Stephan Waetzoldt wird durch Mittel der Stiftung Volkswagenwerk am 1. März 1975 ermöglicht. Zu seinem neuen Direktor wird Prof. Dr. Josef Riederer (*1939) vom Doerner-Institut aus München bestellt. Es widmet sich vor allem archäometrischen Studien und Datierungsfragen.
1981 bezieht das Rathgen-Forschungslabor die Räumlichkeiten in der Schlossstraße 1A in Berlin-Charlottenburg, in denen es sich heute noch befindet. Die Zusammenlegung des Rathgen-Forschungslabors der Staatlichen Museen Preußischer Kulturbesitz (West) mit den Zentralen Werkstätten der Staatlichen Museen zu Berlin (Ost) zum neuen Rathgen-Forschungslabor erfolgt am 1. Januar 1992.
Der Leiter des Ost-Berliner Konservierungslabors Dr. Achim Unger verstärkt in den Folgejahren das konservierungswissenschaftliche Profil der Einrichtung.
Nach 30 Jahren Leitung übernimmt im Februar 2005 Prof. Dr. Stefan Simon (*1962), aus dem Getty Conservation Institute kommend, die Nachfolge Josef Riederers als Direktor des Rathgen-Forschungslabors. Es erfolgt eine Neuausrichtung mit Schwerpunkt auf ein konservierungswissenschaftliches Dienstleistungs- und Forschungsprofil. Im April 2014 wird Stefan Simon für fünf Jahre beurlaubt und an die Yale University nach New Haven, Connecticut, bestellt, um ein neues konservierungswissenschaftliches Institut, das Institute for the Preservation of Cultural Heritage , aufzubauen.
Von 2014 bis 2019 wurde er von Dr. habil. Ina Reiche vertreten. Ina Reiche promovierte nach ihrem Studium der Chemie und Kunstgeschichte an der Freien Universität Berlin und arbeitete im Forschungslabor der französischen staatlichen Museen (C2RMF) im Louvre in Paris, sowie als Forschungsdirektorin am dortigen Labor für Strukturelle und Molekulare Archäologie (LAMS). Am 1. April 2019 übernahm Prof. Dr. Stefan Simon wieder die Leitung des Rathgen-Forschungslabors.
Das Rathgen-Forschungslabor erforscht Alterungs- und Verwitterungsprozesse sowie nachhaltige Konservierungs- und Restaurierungsstrategien vor dem Hintergrund des globalen Wandels und der Debatte zum Grünen Museum. Es beschäftigt sich mit der Entwicklung analytischer, insbesondere zerstörungsfreier Untersuchungsverfahren sowie Fragen zur Dokumentation und Zugänglichkeit des kulturellen Erbes im digitalen Zeitalter. Präventive Konservierung, Kunsttechnologie und Archäometrie sind weitere Forschungsschwerpunkte.
