Лаборатории адронных взаимодействий создана в 1934 г., когда был образован ФИАН под руководством С.И.Вавилова, как многоотраслевой научно-исследовательского институт широкого профиля.
В то время было распространено мнение о ненужности ядерной физики с точки зрения возможного практического применения. Однако С.И.Вавилов ещё в Ленинграде в 1933 г. собирает молодых исследователей, образовавших «Группу атомного ядра», которая после переезда в Москву в 1934 г. получила название «Лаборатория атомного ядра».
В короткий ленинградский период консультантом группы «Группы атомного ядра» был Л.В.Мысовский, но после переезда в Москву консультантом становится Д.В.Скобельцын, работавший тогда в Физико-техническом институте и в течение нескольких лет, до 1938 г., регулярно ежемесячно приезжавший в Москву.
К тому моменту Д.В.Скобельцыным методом камеры Вильсона в магнитном поле были выполнены основополагающие работыкак для физики космических лучей, так и для будущей физики высоких энергий в целом, в которых были получены два фундаментальных результата:
1) частицы, приходящие из космического пространства, имеют электрический заряд и значительную энергию, с которой физики до того не встречались;
2) эти космические частицы часто приходят не в одиночку, а группами, или «ливнями».
В 1938 г. Д.В.Скобельцын переезжает в Москву, где становится сотрудником ФИАН и возглавляет Отдел космических лучей в Лаборатории атомного ядра, а в 1940 г. С.И.Вавилов передаёт ему заведование Лабораторией.
Первая экспериментальная работа по космическим лучам в ФИАНе, подготовка к которой началась в Ленинграде, была выполнена в 1934г., когда в состав Эльбрусской комплексной экспедиции были включены И.М.Франк, П.А.Черенков, Н.А.Добротин, для изучения космических лучей с помощью небольшой камеры Вильсона в магнитном поле.
В дальнейшем работы на Эльбрусе расширялись. С 1937 г. в эти работы включился В.И.Векслер, вскоре ставший их руководителем. До этого В.И.Векслер работал во Всесоюзном электротехническом институте, а в 1937 г., по предложению С.И.Вавилова, поступил в докторантуру ФИАН.
С Эльбрусских экспедиций начались систематические исследования космических лучей на высотах гор. На Эльбрусе подробно изучены сильноионизирующие частицы в составе космических лучей, переходной эффект мягкой компоненты, начаты первые опыты по широким атмосферным ливням.
Экспериментальная работа на Эльбрусе была прервана началом Отечественной войны. Однако уже тогда Эльбрусских экспедициях стало ясно, что целый ряд отрицательных факторов, - короткий рабочий сезон, трудности с электроэнергией и транспортом, большая влажность атмосферы, - будут сдерживать дальнейшее развитие исследований, и нужно искать другое место для работы на высотах гор. В связи с этим ещё до войны начались контакты В.И.Векслера с Памирской биологической станцией, существующей с 1938 г.
Возобновление ядерных исследований в конце войны захватило и физику космических лучей, представлявших в то время единственный источник частиц высоких энергий.
В условиях военного времени, по инициативе Д.В.Скобельцына и В.И.Векслера, началась подготовка к экспедиции на Памир, которая прибыла туда во главе с В.И.Векслером в сентябре 1944 г.
Сначала исследования велись в экспедиционных условиях, а в 1946 г., по инициативе С.И.Вавилова, было принято постановление Правительства о создании Памирской высокогорной научной станции ФИАН, и в 1946-1947 гг. в пос. Чечекты, высота 3860 м н.у.м., было построено прекрасно оборудованное здание станции.
В 1946 г. Лаборатория атомного ядра ФИАН была преобразована в Отдел атомного ядра, состоящий из трех лабораторий, одна из которых - Лаборатория космических лучей, её заведующим и руководителем Памирской экспедиции стал Н.А.Добротин, которого в 1976 г. сменил С.И.Никольский.
На Памире применялась и развивалась новая методика эксперимента: различные типы годоскопических установок, первый ионизационный калориметр, камера Вильсона в магнитном поле и её сочетание с ионизационным калориметром, регистрация излучения Вавилова-Черенкова, создаваемого широким атмосферным ливнем в воздухе.
За время работы на Памире был выполнен обширный цикл исследований, в результате которых открыт и изучен ядернокаскадный процесс и разработана общая картина прохождения адронов через вещество, установлен ряд важных характеристик элементарного акта сильного взаимодействия при высоких энергиях.
С Памирской станцией связана одна из самых ярких страниц в истории высокогорных исследований космических лучей, но, как ранее на Эльбрусе, по мере возникновения новых задач и связанного с ними усовершенствования и усложнения аппаратуры, значительного роста её энергоёмкости всё сильнее сказывались недостатки, присущие Памиру: острая нехватка электроэнергии, транспортные трудности, слабость базы в Оше. В связи с этим, в 1959-1961 гг. было предпринято перебазирование экспериментальных работ с Памира на Тянь-Шань и строительство вблизи г. Алма-Аты на высоте 3340 м н.у.м. Тянь-Шаньской высокогорной научной станции ФИАН (ТШВНС). На ТШВНС были созданы две уникальные экспериментальные установки:
1) большая камера Вильсона в магнитном поле в сочетании с ионизационным калориметром, что было сделано впервые в мировой практике: установка предназначалась для исследования элементарного акта адронных взаимодействий при энергии 100-1000 ГэВ (1961-1969 гг.);
2) комплексная установка для исследования широких атмосферных ливней (ШАЛ) в области энергий 1012-1015 эВ, в которой впервые применено сочетание двух ионизационных калориметров - большого (35 м2) и малого, расположенного под слоем грунта и предназначенного для исследования мюонов высокой энергии и стволов ШАЛ (1963-1982 гг.).
В 60-70-е годы для исследования взаимодействий при высоких энергиях был разработан, - советскими и японскими физиками, - метод рентгеноэмульсионных камер (РЭК). Для таких исследований с использованием больших РЭК необходимо было иметь достаточно большие площадки на максимально возможных больших высотах, к тому же доступных автотранспорту, т.н. вес материалов для создания таких РЭК достигает нескольких тысяч тонн, а их площади - сотен квадратных метров. Такие условия лучше всего мог предоставить Памир, и в 1971 г. там начался новый цикл исследований, который получил наименование эксперимент «Памир». Место для проведения эксперимента пришлось выбрать в 100 км от прежней станции в Чечектах, на перевале Ак-Архар в отрогах Северо-Аличурского хребта с основной площадкой на высоте 4370 м н.у.м. Эксперимент «Памир» с самого начала был задуман как совместная работа, в которой объединились физики из нескольких республик бывшего СССР и Польши. Особенно большой масштаб исследований по программе Эксперимента «Памир» начался с 1973 г., когда Государственный Комитет Совета Министров СССР по науке и технике и Президиум АН СССР одобрили проведение эксперимента.
В 1971 г. для проведения эксперимента «Памир» в Лаборатории космических лучей был образован Сектор сильных взаимодействий (ССВ), в который вошли многие сотрудники, ранее связанные с экспериментами с камерами Вильсона, в том числе заведующий ССВ С.А.Славатинский, ставший и руководителем международного эксперимента «Памир».
В 1992 г. при реорганизации прежней Лаборатории космических лучей ССВ был преобразован в нынешнюю Лабораторию адронных взаимодействий (ЛАВ), входящую в Отдел космических излучений (ОКИ). Заведующим ЛАВ до своей кончины был С.А.Славатинский, с 2006 г. - В.С.Пучков.
Дальнейшим развитием метода РЭК стали «гибридные» установки, в которых регистрация с помощью РЭК наиболее энергичных частиц в стволе ШАЛ сопровождается одновременной регистрацией соответствующего ШАЛ электронными методами. На ТШВНС в 1982 г. была создана гибридная установка «Адрон». В настоящее время ЛАВ участвует в реализации модернизированной установки «Адрон-М», которая входит в качестве центральной части в состав нового экспериментального комплекса ATHLET.
В 2006 г. в ЛАВ был предложен проект эксперимента CROSS - исследование спектра первичных космических лучей с помощью стратосферных аэростатов.
Наряду с участием в новых проектах в ЛАВ продолжается анализ результатов эксперимента «Памир».
Для проявки рентгенографических пленок в ЛАВ создан Проявочный центр с использованием современных проявочных машин. Для анализа событий в РЭК используется новый измерительный комплекс, основанный на автоматическом сканировании изображений на рентгенографической пленке.