Официальная дата создания института - 2 февраля 1968 года; в то время по решению Государственного комитета по науке и технике Совета Министров СССР в Академии наук Азербайджанской ССР был создан Институт Физиологии. Однако учреждение института берёт своё начало с открытия в 1953 году Отделения физиологии в Институте Зоологии Академии наук по инициативе одного из видных представителей школы физиологии в Азербайджане академика Абдуллы Караева. На базе отделения  первоначально при Президиуме Академии был создан сектор, который в последующем был преобразован в ведущий центр Республики, где проводились исследования в области физиологии человека и животных, ныне действующий как Институт Физиологии. В настоящее время институт носит имя его основателя и первого директора академика Абдуллы Караева.

     С первых дней деятельности в институте наряду с фундаментальными исследованиями, направленными на решение актуальных медико-биологических проблем, также проводились исследования, отвечающие требованиям развития сельского хозяйства Республики, и работы прикладного характера с использованием ресурсов страны:

• Исследования с изучением физиологических и клинических аспектов воздействия на организм человека нафталанской нефти и ряда лечебных вод способствовали развитию и использованию с научной позиции Азербайджанских курортов и бальнеологических ресурсов.
• Совместные исследования с институтом Физики Академии наук Азербайджана и научно-исследовательским институтом глазных болезней по изучению  роли селена на рецепторную функцию сетчатки были отмечены Государственной наградой Республики.
• В возглавляемой академиком Зарифой Алиевой лаборатории «Профессиональные патологии глазных заболеваний» института были разработаны новые методы лечения профессиональных болезней глаз. В 1981-м году за исследования в этой области академик Зарифа Алиева была удостоена награды Авербаха Академии Медицинских Наук СССР.
• Президиум Академии наук СССР принял решение провести XIV съезд Всесоюзного Общества Физиологов им. И.Б. Павлова в Баку, принимая во внимание перспективные исследования в области нейрофизиологии и нейрохимии, проводимые в Институте.
• Было изучено эколого-физиологическое состояние рыб в различных водоемах Азербайджана и прибрежных зонах Каспийского моря и достигнуты значительные научные и практические результаты.

     С 2015 года Институт разработал комплексную медико-биологическую программу исследований для изучения физиологических и молекулярно-генетических механизмов старения. Данная мультидисциплинарная программа реализуется с участием Азербайджанским Медицинским Университетом, Бакинским Государственным Университетом и Министерством Здравоохранения Азербайджанской Республики в сотрудничестве с Институтом геронтологии и биорегуляции Академии Медицинских Наук России, Институтом геронтологии Академии Медицинских Наук Украины и Медицинским центром при Президенте Республики Казахстан.

     В структуру института входят отделы «Биология старения», «Экологическая физиология» и «Нейрофизиологии». В этих отделах проводятся исследования по следующим проблемам: «Молекулярно-генетические и физиологические основы старения», «Физиологические механизмы влияния факторов среды на живые организмы и пути коррекции» и «Нейрофизиологические и молекулярные основы интегративной мозговой деятельности».