Кафедра основана в 1922 году из ранее существовавшей (с 1918 года) кафедры ботаники, зоологии, паразитологии и сравнительной анатомии. Ее первым заведующим был профессор С.А. Усов, который являлся ректором Астраханского университета. В числе сотрудников кафедры был Г.А. Шмидт – один из крупнейших эмбриологов страны, им было издано многотомное руководство по сравнительной эмбриологии, не утратившее своей актуальности и сегодня. Основным научным направлением кафедры в этот период было изучение вопросов сравнительной анатомии и физиологии. С 1922 году заведующим стал доцент (позже профессор) В.И. Казанский (1922-1953 гг.), выполнивший за 25 лет работы совместно с доцентами А.С. Ивановым и И.И. Мурыгиным большой объем исследований по природоведению: интенсивно исследовались морфология, биология и паразитология рыб Нижней Волги. Уже в эти годы стал создаваться музей кафедры.
С 1953 по 1956 гг. кафедрой заведовал ученик профессора В.И. Казанского доцент И.И. Мурыгин, который продолжил исследования в области сравнительной эмбриологии и сравнительной анатомии.
С 1956 года кафедру возглавил профессор В.А. Гамбурцев. Основными направлениями научных исследований в этот период были вопросы возрастной морфологии, медицинской антропологии и геронтологии. За этот период времени было опубликовано более 100 печатных работ, издан сборник научных трудов “Вопросы возрастной соматологии человека” и монография профессора В.А. Гамбурцева “Гониометрия человеческого тела”, защищено ряд кандидатских диссертаций. Кафедра стала занимать одно из ведущих мест в СССР по проблемам медицинской антропологии. Работы сотрудников кафедры публиковались в Болгарии, Японии и других странах. Разработанный профессором В.А. Гамбурцевым циркуль-гониометр выпускается медицинской промышленностью и запатентован за рубежом.
С 1972 по 1976 гг. кафедрой руководил старший научный сотрудник к.б.н. В.И. Чаусов. Исследовательская деятельность кафедры в этот период направлена на изучение экспериментального канцерогенеза, подготовлена и защищена кандидатская диссертация аспирантом М.Н. Добреньким. Был значительно пополнен музейный фонд кафедры.
С 1976 по 1977 гг. кафедрой заведовал доцент А.М. Бабаев, в этот период продолжал расширяться музейный фонд кафедры, изучались вопросы медицинской антропологии и возрастной морфологии человека.
С 1977 по 2001 гг. кафедрой заведовал академик МАН и МАЭИН, профессор А.Н. Бекчанов. За это время значительно расширилась учебная база и улучшилось техническое обеспечение учебного процесса. Многие годы плодотворно трудились или продолжают свою деятельность на кафедре доценты В.Н. Янина, А.М. Бабаев, ассистенты Е.А. Менькова, М.М. Сундукова, И.В. Голенкова, старшие лаборанты и лаборанты Т.О. Афанасьева, Ю.И. Анохина, М.С. Бикулова и другие, внесшие значительный вклад в развитие кафедры биологии.
Интенсифицировались научные исследования, проводимые сотрудниками кафедры по изучению некоторых отделов ЦНС (сетчатка, эпифиз, спинной мозг, сосудистые сплетения головного мозга) у позвоночных животных и человека в норме и при воздействии природным газом Астраханского газоконденсатного месторождения (АГКМ). Кроме этого, сотрудники кафедры активно проводят хрономедицинские и хроноэкологические исследования.
С 1985 года кафедра стала называться кафедрой медицинской биологии и генетики. На базе АГМИ был организован филиал Международного института экологической безопасности человека, возглавлял который профессор А.Н. Бекчанов.
С 2001 года кафедрой заведует доктор медицинских наук Л.Г. Сентюрова. Под руководством Л.Г. Сентюровой были продолжены исследования по изучению токсического влияния продуктов АГКМ на центральные ритмообразующие структуры позвоночных, а также по изучению влияния продуктов АГКМ на хронобиологическую динамику белкового метаболизма. Так же проводятся исследования по изучению сосудистых сплетений головного мозга позвоночных в условия нормы и патологии. Сотрудники кафедры принимают участие в работе международных и Всероссийских конференций, материалы которых опубликованы в центральной печати. Под руководством Л.Г. Сентюровой выполняются 4 кандидатские и 1 докторская диссертации.
Всего за период существования кафедры подготовлено и защищено 2 докторские и 15 кандидатских диссертаций, издано 18 монографий, опубликовано более 700 научные работы, получено более 60 удостоверений на рацпредложения, 3 авторских свидетельства на изобретения и 2 патента.