Tiền thân của Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường và Phát triển Bền vững là Trung tâm Hóa học Môi trường (CEC) thuộc Khoa Hóa học đã được Hiệu trưởng Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội ra quyết định thành lập số 345/TCTH ngày 23 tháng 12 năm 1997 trên cơ sở dự án Hợp tác Quốc tế giai đoạn 1 về Khoa học và Công nghệ Môi trường do Cơ quan Hợp tác Phát triển Thụy Sỹ (SDC) tài trợ. Sau 3 năm hoạt động tích cực và hiệu quả, Trung tâm Hóa học Môi trường kết hợp cùng Phòng Thí nghiệm Khoa học Phân Tích (VSL - được hỗ trợ bởi công ty Shimadzu, Nhật Bản) đã hình thành nên Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường và Phát triển Bền vững (CETASD).
Chính thức ra đời ngày 24 tháng 5 năm 2000, theo quyết định số 254/TCCB của Giám đốc Đại học Quốc gia Hà Nội, Trung tâm CETASD hiện nay là đơn vị trực thuộc Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Sự ra đời của Trung tâm là bước khởi đầu quan trọng cho việc tập hợp các cán bộ khoa học trong và ngoài trường, thuộc nhiều chuyên ngành có liên quan đến lĩnh vực Khoa học và Công nghệ Môi trường cùng cộng tác nghiên cứu và trao đổi khoa học.
Năm 2014, nhóm nghiên cứu “Khoa học phân tích và ứng dụng” thuộc Trung tâm CETASD đã được công nhận là một trong 16 nhóm nghiên cứu mạnh của Đại học Quốc gia Hà Nội với bề dày thành tích gần 100 công bố quốc tế, trong đó có một bài báo đăng trên tạp chí Nature đã được công nhận là 1 trong 10 sự kiện khoa học công nghệ tiêu biểu của Việt Nam năm 2013. Tới năm 2016, trên cơ sở nhân lực của nhóm nghiên cứu mạnh này, cũng như các điều kiện cơ sở vật chất và hướng phát triển cập nhật, Phòng thí nghiệm Trọng điểm cấp Đại học quốc gia Hà Nội về Công nghệ phân tích ứng dụng trong kiểm định môi trường và an toàn thực phẩm (KLATEFOS) là 1 trong 6 phòng thí nghiệm trọng điểm của Đại học Quốc gia Hà Nội đã được thành lập.
Theo Quy chế về tổ chức và hoạt động của Trường ĐHKHTN ban hành theo quyết định số 2068/QĐ-ĐHKHTN ngày 16/6/2016 của Hiệu trưởng Trường Đại học Khoa học Tự nhiên trong đó qui định các phòng thí nghiệm TĐ cấp ĐHQGHN chịu sự quản lý hành chính, chuyên môn của Khoa/Viện hoặc đơn vị tương đương và Trường ĐHKHTN là đơn vị quản lý. Do vậy, KLATEFOS được thực hiện quyền tự chủ, tự chịu trách nhiệm của tổ chức khoa học và công nghệ công lập.