เมื่อ 40 ปีก่อน ประเทศไทยขาดแคลนสัตว์ทดลองเป็นอย่างมาก ทั้งด้านปริมาณและคุณภาพ นักวิจัยและ นักวิทยาศาสตร์จึงใช้สัตว์จำพวกสัตว์ฟันแทะ จากแหล่งผลิตทั่วๆไป มาใช้ศึกษา วิจัย ซึ่งส่งผลกระทบต่อความน่าเชื่อของงานวิจัย เพื่อแก้ไขปัญหาการขาดแคลนสัตว์ทดลอง จึงเกิดบันทึกความเข้าใจกัน ระหว่างมหาวิทยาลัย 3 แห่ง โดย ม.จ.จักรพันธ์เพ็ญศิริ จักรพันธ์ อธิการบดีมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ศาสตราจารย์อรุณ สรเทศน์ อธิการบดีจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และ ศาสตราจารย์ นายแพทย์ชัชวาลย์ โอสถานนท์ อธิการบดีมหาวิทยาลัยมหิดล ร่วมกัน ลงนาม ณ วันที่ 29 กรกฎาคม พ.ศ. 2514 เรื่อง ศูนย์เลี้ยงสัตว์ทดลองโดยมีข้อความในบันทึกว่า

"ภายหลังจากมีการศึกษาถึงความต้องการโดยละเอียดจากบรรดาอาจารย์ของมหาวิทยาลัยทั้งสาม และผู้เชี่ยวชาญจากต่างประเทศ อธิการบดีทั้งสามมหาวิทยาลัยดังกล่าว ได้เล็งเห็นความสำคัญว่า สมควรที่จะมีสถานที่เลี้ยงสัตว์ทดลองร่วมกันเพื่อการสอนและวิจัยวิทยาศาสตร์ที่ได้มาตรฐานสมควรสักหนึ่งแห่ง ซึ่งบัดนี้ทางองค์การอนามัยโลก และ UNDP ก็จะให้ความช่วยเหลืออย่างเต็มที่ และได้พิจารณาแล้วเห็นว่า เพื่อความเหมาะสมในปัจจุบันให้มหาวิทยาลัยมหิดลเป็นผู้ดำเนินการเรื่องนี้ โดยจะใช้สถานที่ที่ตำบลศาลายา เป็นศูนย์เลี้ยงสัตว์ดังกล่าว และมหาวิทยาลัยทั้งสามแห่งจะร่วมมือกันเต็มที่ เพื่อให้ได้ประโยชน์แก่ส่วนรวมให้มากที่สุด"

เมื่อปี พ.ศ. 2517 ได้รับความเห็นชอบจากคณะกรรมการเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติให้จัดตั้งเป็นโครงการศูนย์สัตว์ทดลองได้รับความช่วยเหลือจากองค์การอนามัยโลก (WHO/UNDP) ส่ง Dr. Stian Erichsen ผู้เชี่ยวชาญด้านสัตว์ทดลอง ชาวสวีเดน มาเป็นที่ปรึกษาในการออกแบบอาคาร โดยมี ดร. ประดน จาติกวนิช เป็นผู้อำนวยการคนแรก ศูนย์ฯ เป็นหน่วยงานแรกๆ ที่เข้ามาบุกเบิกในพื้นที่ศาลายา การเดินทางมาทำงานต้องไปขึ้นรถกระบะของศูนย์ฯ จากคณะวิทยาศาสตร์ พญาไท ใช้เส้นทางถนนเพชรเกษม เข้ามาทางพุทธมณฑลสาย 4 ศาลายา สองข้างทางมีดอกคูนสีเหลืองอร่ามเต็มไปหมดจนสุดหัวถนน (บริเวณสี่แยกพุทธมณฑลปัจจุบัน) จากนั้นมา ได้มีคณะ สถาบัน ทยอยดำเนินการก่อตั้งมากขึ้น ความเจริญด้านต่างๆ มีมากขึ้น

ต่อมาเมื่อวันที่ 15 กันยายน พ.ศ. 2530 ได้รับความเห็นชอบให้เป็นสำนักสัตว์ทดลองแห่งชาติ เป็นส่วนราชการหนึ่งในมหาวิทยาลัยมหิดล ตามประกาศทบวงมหาวิทยาลัย ในราชกิจจานุเบกษาเล่มที่ 104 ตอนที่ 191 และสำนักฯ ได้ยึดถือเป็นวันสถาปนา จะจัดกิจกรรมทำบุญและอุทิศส่วนกุศลให้กับสัตว์ทดลองที่สูญเสียชีวิตเป็นประจำทุกปี จนกระทั่งเมื่อวันที่ 20 พฤษภาคม พ.ศ. 2552 สภามหาวิทยาลัยมหิดลมีมติในคราวประชุมครั้งที่ 427 ให้สำนักสัตว์ทดลองแห่งชาติ เป็นศูนย์สัตว์ทดลองแห่งชาติ เป็นส่วนงานภายในที่ขึ้นตรงต่อมหาวิทยาลัยมหิดล

ศูนย์สัตว์ทดลองได้ดำเนินการผลิตสัตว์ทดลองทั้งปริมาณและ คุณภาพ บริการให้แก่หน่วยงานทั้งภาครัฐและเอกชนกว่า 300 หน่วยงานทั่วประเทศ และได้พัฒนาปรับปรุงระบบการเลี้ยงตามมาตรฐานสากลจนถึงปัจจุบัน