Balai Laboratorium Kesehatan Surabaya berdiri pada tahun 1917 dengan nama Gewesteelijk Laboratorium dipimpin oleh Dr. S. W. de Wolff dan pada tahun 1976 sebagai organisasi Dinas Kesehatan Jawa Timur yaitu UPT Labkes Daerah Propinsi Jawa Timur.

Pada tahun 1978 sesuai SK Menkes RI Nomor : 142/MENKES/SK/IV/1978 tentang Susunan Organisasi dan Tata Kerja Balai Labkes, maka Labkesda Surabaya berubah status dari milik Pemda menjadi Unit Pelayanan Teknis (UPT) Departemen Kesehatan RI dan berubah nama menjadi Balai Laboratorium Kesehatan Surabaya dengan status kelas B, yang dipimpin oleh Kepala Balai dibantu Kasub Bagian Tata Usaha dan tiga Kepala Seksi (Kasie Mikrobiologi, Kasie Kimia dan Patologi, Kasie Media dan Reagensia).

Kemudian sesuai Keputusan Menteri Kesehatan RI Nomor : 563/MENKES/SK/VII/1992 Balai Laboratorium Kesehatan Surabaya statusnya meningkat menjadi BLK kelas A dengan Eselon IIIa, yang dipimpin Kepala Balai dibantu Kasub Bagian Tata Usaha dan empat Kepala Seksi (Kasie Mikrobiologi, Kasie Kimia dan Imunologi, Kasie Patologi, Kasie Hewan Percobaan, Media dan Reagensia).

Setelah dinilai oleh Tim MENPAN dan DEPKES RI Tanggal 24 September 2004 status Balai Laboratorium Kesehatan Surabaya meningkat menjadi Balai Besar Laboratorium Kesehatan Surabaya, dengan Eselon IIb, sesuai SK Menkes RI Nomor : 1063/MENKES/SK/IX/2004 yang diperbarui dengan Peraturan Menkes RI Nomor 558/MENKES/PER/VII/2006. Dengan peningkatan menjadi Balai Besar, Kepala BBLK dibantu Kepala Bagian Tata Usaha dan dua Kepala Bidang (Kabid Laboratorium Klinik dan Kesmas, Kabid Pengendali Mutu). Kepala Bagian Tata Usaha dibantu dua Kepala Sub Bagian (Kasubbag Perencanaan dan Keuangan; Kasubbag Umum dan Kepegawaian). Kabid. Laboratorium Klinik dan Lab. Kesmas dibantu dua Kepala Seksi (Kasie Lab. Klinik; Kasie Lab. Kesmas), Kabid Pengendali Mutu dibantu dua Kepala Seksi (Kasie Pemantapan Mutu ; Kasie Diklat dan Litbang).

Tahun 2009 BBLK Surabaya mengajukan perubahan status dari satuan kerja PNBP menjadi PPK-BLU pada Departemen Keuangan dan dilaksanakan penilaian pada tanggal 3 Nopember 2009 dengan materi Pola Tata Kelola, Rencana Strategis Tahun 2009 – 2013, Laporan Keuangan Periode 1 Januari 2008 s.d. 31 Desember 2008 serta Standar Pelayanan Minimum. Akhirnya BBLK Surabaya telah berubah status menjadi PK-BLU sesuai dengan Surat Keputusan Menteri Keuangan RI Nomor 57/KMK.05/2010 tanggal 05 Februari 2010 tentang Penetapan Balai Besar Laboratorium Kesehatan Surabaya pada Kementerian Kesehatan sebagai Instansi Pemerintah yang Menerapkan Pengelolaan Keuangan Badan Layanan Umum.