1984年，在刘东生院士等老一辈科学家的倡议下，中国科学院黄土与第四纪地质研究室成立。安芷生院士（时任副研究员）带领几名科研人员开始了艰苦而辉煌的创业历程。

1987年8月，被中国科学院批准为开放实验室，刘东生院士任第一任实验室主任。

1988年，成立粉尘地球化学实验室。

1993年，实验室被原国家计委列入“国家重点实验室建设计划”，1995年通过验收，成为国家重点实验室，安芷生院士为黄土与第四纪地质国家重点实验室第一任主任。

1999年，以黄土与第四纪地质国家重点实验室为基础成立了地球环境研究所，并整体进入中国科学院创新工程试点。

2000年开始筹建气溶胶实验室，2003年建成并运行，随着实验室规模的逐步扩大，2006年命名为粉尘与环境研究室，为黄土与第四纪地质国家重点实验室的五大支柱研究室之一，目前已取得多项原创性研究成果。研究室主任为曹军骥研究员。

2011年2月，开始建设所级气溶胶重点实验室。同年9月，陕西省环境保护厅批准（陕环发【2011】78号）成立环保领域第二个省级重点实验室“陕西省环境保护大气细粒子重点实验室”。