O reconhecimento da necessidade da escolha dos materiais de construção com base numa caracterização prévia é muito antigo estando por fazer a história do seu ensaio em Portugal. A primeira menção formal que se conhece da conveniência de se fazerem estudos metódicos dos materiais de construção data da publicação, em 1844, do livro "Guia do Engenheiro na Construção das Pontes de Pedra" do engenheiro militar Luiz da Silva Mouzinho de Albuquerque.

Em 1866 o Ministro das Obras Públicas João de Andrade Corvo criou uma comissão para "definir as qualidades e determinar as resistências dos materiais que comummente se empregam nas construções civis". Na sequência das recomendações desta Comissão foram rapidamente adquiridos equipamentos de ensaio em França e logo em 1867 instalado um primeiro laboratório de ensaios no Instituto Industrial.

O laboratório ao qual o Departamento de Materiais do LNEC pode remontar a sua origem foi, no entanto, criado em 1886 por iniciativa do Diretor das Obras do Porto de Lisboa . Chamava-se então Secção de Estudos de Resistência de Materiais e estava instalado no Palácio do Conde de Óbidos. Era chefiado pelo engenheiro João Castanheira das Neves e o equipamento incluía máquinas Adie e Michel de ensaio de argamassas, uma prensa francesa A.Clair e um pequeno laboratório de Química.

Com a reorganização, em 1898, do Ministério das Obras Públicas, Comércio e Indústria foi criada a Direção dos Estudos e Ensaios de Materiais de Construção (mais tarde Laboratório de Ensaio e Estudo de Materiais), tendo o eng. Castanheira das Neves sido nomeado para o dirigir. Em 1899 o laboratório foi transferido para o então chamado "Edifício da Bolsa Agrícola" (hoje conhecido como Edifício da Alfândega, na Av.Infante D.Henrique, perto da Casa dos Bicos).

No início do séc.XX este laboratório estava equipado ao nível dos seus congéneres europeus, possuindo máquinas para ensaios físicos diversos, incluindo o ensaio mecânico de betões e de metais, equipamento para caracterização metalográfica, e material e reagentes para ensaios químicos, sobretudo de ligantes hidráulicos.

Na data da criação do LNEC, em que seria integrado, o Laboratório de Ensaio e Estudo de Materiais era dirigido pelo eng. António Maria Fernandes e estava organizado em quatro secções:

Para além dessas secções estavam já planeadas outras de Estudos de Geotecnia; de Ensaios e Estudos de Isolamento Térmico e Fónico, e de Investigação Científica.

O reconhecimento da relevância da investigação no domínio dos materiais de construção enquanto atividade horizontal e caminho de evolução do que tinha inicialmente sido apenas um laboratório de estudos e ensaios, tem grande interesse numa perspectiva histórica porque a atividade de investigação científica e técnica havia de se concretizar no futuro Laboratório Nacional de Engenharia Civil e constitui, ainda hoje, o pilar mais fundamental da visão que orienta o LNEC.

O Decreto-Lei nº 35957 de 19 de novembro de 1946 criou o "Laboratório de Engenharia Civil" (posteriormente "Laboratório Nacional de Engenharia Civil") de que o Laboratório de Ensaio e Estudo de Materiais constituiria um dos dois núcleos originais, sendo o outro o Centro de Estudos de Engenharia Civil, que funcionou durante alguns anos no Instituto Superior Técnico, sob a égide do Instituto para a Alta Cultura. O preâmbulo do decreto salientava "o Centro de Estudos de Engenharia Civil e o Laboratório de Ensaio e Estudo de Materiais, que tão bons serviços têm prestado, constituem um embrião da organização necessária e representam uma base valiosa para a criação de um serviço completo que possa prestar à engenharia civil assistência efetiva com o cunho de confiança resultante da sua natureza oficial".

O considerável património material do Laboratório de Ensaio e Estudo de Materiais foi, assim, integrado no LNEC. Este incluía um completo parque de equipamentos, dispositivos e reagentes químicos, mobiliário e uma biblioteca. Esta, constituída por livros e revistas, tinha começado a ser constituída na década de 1860 e constituíu um dos núcleos originais da biblioteca técnica do LNEC, que é a maior a nível nacional e que alberga, por via dessa transferência, livros e revistas muito raros que documentam a engenharia do século XIX. Foi também integrado o pessoal, constituído por engenheiros civis e químicos, experimentadores, auxiliares e administrativos que consigo transportaram um património de conhecimentos técnicos e saber prático que constituíu um facilitador ao arranque da atividade do LNEC.

Integrado no LNEC, o antigo laboratório constituíu o III Serviço (Estudo e Ensaio de Materiais) com divisões de Materiais Pétreos; Metais; e Química, de que resulta o atual Departamento de Materiais do LNEC.