Лаборатория экологии, физиологии и функциональной морфологии высших позвоночных создана в 1998 г. в результате реорганизации Лаборатории морфологии, экологии и поведения высших позвоночных, которой руководил академик В. Е. Соколов. Новую лабораторию, изначально получившую название «Лаборатория экологии и функциональной морфологии высших позвоночных», до 2013 г. возглавляла д.б.н. профессор Е.И. Наумова. В 2007 г. в лабораторию влилась группа биологических основ охраны и использования наземных позвоночных. С 2013 г. лабораторию возглавляет д.б.н. Ю.Ф. Ивлев. В 2019 г. лаборатория была объединена с Лабораторией морфологических адаптаций позвоночных, возглавляемой д.б.н. О. Ф. Черновой, и получила свое нынешнее название, которое отражает планы лаборатории по углублению функциональных подходов к исследованию живых организмов.
Лаборатория ведет междисциплинарные исследования по таким направлениям, как экология организмов и сообществ, функциональная и эволюционная морфология, экологическая физиология, биологическое разнообразие, генетика, биотехнология. Исследования ведутся с привлечением широкого спектра биологических объектов, охватывающего уровни биологической организации от молекулярного до биоценотического.
Разрабатываются следующие темы фундаментального и прикладного характера: пути и закономерности эволюционных преобразований морфо-функциональных систем (покровы, опорно-двигательный аппарат, пищеварительная система); механизмы высокоэффективной утилизации растительных кормов и молекулярно-генетические исследования микробиоты кишечного тракта животных; локомоторные адаптации; разработка научных основ рационального использования биоресурсов; проектирование и изготовление телеметрической систем для научных исследований. В последние годы в лаборатории наиболее активно развиваются фундаментальные и прикладные исследования в области биомеханики локомоции позвоночных, а также «сквозные» биоинформатические исследования, придавшие новый импульс традиционной тематике лаборатории.