งานบริการวิชาการ สถาบันโภชนาการ เริ่มดำเนินการเมื่อ พ.ศ. 2521 ที่ศูนย์วิจัย คณะแพทยศาสตร์ โรงพยาบาลรามาธิบดี เพื่อสนับสนุนงานวิจัยด้านอาหารโภชนาการ และความปลอดภัยของอาหาร รวมทั้งการสร้างข้อมูลคุณค่าทางโภชนาการของอาหารไทย โดยมีนักวิทยาศาสตร์ที่ผ่านการฝึกอบรมด้านการวิเคราะห์ในอาหารจากสถาบันที่มีชื่อเสียง และเป็นที่ยอมรับในยุโรป คือ CIVO (Toxicology and Nutrition Institute), TNO, Zeist ประเทศเนเธอร์แลนด์ และ Institute of Food Research, Norwich ประเทศอังกฤษ

พ.ศ. 2526 เริ่มให้บริการทั่วไปแก่หน่วยงานภาครัฐและเอกชน ในการตรวจวิเคราะห์ตามพระราชบัญญัติอาหารกระทรวงสาธารณสุข จนได้รับการยอมรับจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา กระทรวงสาธารณสุข ให้เป็นห้องปฏิบัติการซึ่งสามารถวิเคราะห์ตัวอย่างอาหารเพื่อขึ้นทะเบียนได้

พ.ศ. 2530 งานบริการวิชาการ ย้ายมายังมหาวิทยาลัยมหิดล วิทยาเขตศาลายา จังหวัดนครปฐม

จากวันนั้นจนถึงปัจจุบันงานบริการวิขาการด้านการวิเคราะห์ของสถาบันได้มีการขยายงานจนสามารถครอบคลุมการวิเคราะห์อาหารเพื่อขึ้นทะเบียนตามประกาศกระทรวงสาธารณสุขมากกว่า 25 ฉบับ และสถาบันเป็นหน่วยงานแรกในประเทศไทยที่ให้บริการวิเคราะห์และจัดทำฉลากโภชนาการของประเทศสหรัฐอเมริกาและประเทศไทยได้อย่างครบวงจร นอกจากนี้สถาบันยังมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาศักยภาพ และคุณภาพการวิเคราะห์ของห้องปฏิบัติการ ทั้งภาครัฐและเอกชนในประเทศไทย เพื่อให้ห้องปฏิบัติการภายในประเทศ มีมาตรฐานการวิเคราะห์ใกล้เคียงกัน และทัดเทียมกับต่างประเทศ โดยได้จัดทำการวิจัย และพัฒนาตัวอย่างอาหารอ้างอิง สำหรับใช้ในโครงการประเมินสถานภาพความชำนาญในการวิเคราะห์ (Laboratory performance study or proficiency test) ของห้องปฏิบัติการวิเคราะห์อาหารซึ่งสถาบันจัดขึ้นเป็นประจำ นอกจากนี้ยังมีการจัดอบรมเชิงปฏิบัติการเพื่อช่วยกันพัฒนาคุณภาพการวิเคราะห์อย่างต่อเนื่องโดยในปัจจุบัน ห้องปฏิบัติการของสถาบันโภชนาการ ผ่านการรับรองความสามารถ ตามมาตรฐาน ISO/IEC 17025:2005