Научно-исследовательский институт молекулярной медицины был организован в 2000 году как структурное подразделение Московской медицинской академии имени И.М. Сеченова.
Создание института закономерно и исторически обусловлено. Колоссальный научно-технический прогресс конца второго тысячелетия, появление новых технологий в области биологии привели к тому, что медицинская наука перешла на уровень исследований межмолекулярных взаимодействий. Возникла необходимость в специализированном научном медицинском учреждении, которое занималось бы изучением причин возникновения и механизмов развития заболеваний человека, разработкой адекватных методов диагностики, лечения и профилактики заболеваний, осуществляемых на молекулярном и клеточном уровнях.

Создание НИИ молекулярной медицины в структуре ММА имени И.М. Сеченова определено еще и тем, что академия представляет собой крупнейший медицинский научно-учебный комплекс по подготовке, аттестации и повышению квалификации медицинских и фармацевтических кадров. В свою очередь фундаментальные поисковые и прикладные научные исследования играют значительную роль в становлении ММА имени И.М. Сеченова.