Сталинградская научно-исследовательская лаборатория судебной экспертизы была создана в 1959 году в соответствии с решением Сталинградского облисполкома по ходатайству Прокуратуры Сталинградской области перед Минюстом РСФСР согласно распоряжению Председателя Совета Министров РСФСР Полянского Д.С. от 27.10.1959. Для ее размещения выделены помещения в здании прокуратуры Волгоградской области, так как планировалось выполнение силами лаборатории большого числа экспертиз, исследований по постановлениям следственных работников прокуратуры.
Первым заведующим лабораторией стал Кузьмин В.Г. В лаборатории стали проводиться технические экспертизы документов, бухгалтерские, автотехнические, почерковедческие, трасологические, баллистические экспертизы.
В связи с переименованием г. Сталинграда в г. Волгоград в 1961 году лаборатория была переименована в Волгоградскую НИЛСЭ. С января 1966 года ее заведующим был назначен Шлыков В.Г. В апреле 1986 года в г. Астрахани создан филиал Волгоградской НИЛСЭ (в 2018 году в связи с организационно-штатными мероприятиями филиал закрыт). В связи с распадом СССР в 1991 году лаборатория стала подчиняться Минюсту России.
В мае 1992 года начальником лаборатории назначен Ломов А.А. Постановлением Правительства РФ в 1995 году учреждение переименовано в Волгоградскую лабораторию судебной экспертизы (Волгоградская ЛСЭ). С 1995 года Положением о лабораториях судебной экспертизы, которое было утверждено приказом Минюста России от 17.01.1995 № 19-01-7-95, определялось, что Волгоградская ЛСЭ входит в систему судебно-экспертных учреждений Минюста России и выполняет для правоохранительных органов и судов экспертизы и экспертные исследования.
Приказом Минюста России от 07.02.2002 № 28 утвержден Устав Государственного учреждения Волгоградская лаборатория судебной экспертизы. На основании Федерального закона от 08.05.2010 № 83-ФЗ лаборатория была переименована в федеральное бюджетное учреждение Волгоградская лаборатория судебной экспертизы Министерства юстиции Российской Федерации (ФБУ Волгоградская ЛСЭ Минюста России). В марте 2012 года начальником лаборатории назначен Сапов В.И.
Приказом Минюста России от 12.12.2022 № 325 утвержден Устав учреждения, согласно которому у лаборатории имеются филиалы в Астраханской области и Республике Калмыкия. В январе 2023 года директором учреждения назначена Зайцева Лилия Викторовна.
В июле 2023 года директором учреждения назначен Мантула Игорь Владимирович.
Для удобства взаимодействия с Управлением Минюста России по Волгоградской области разработан
ВИРТУАЛЬНЫЙ ПОМОЩНИК.