Danmarks Miljøundersøgelser (DMU) blev oprettet som sektorforskningsinstitution i 1989 ved sammenlægning af fem speciallaboratorier under Miljøstyrelsen (Havforureningslaboratoriet, Ferskvandslaboratoriet, Luftforureningslaboratoriet, Analytisk-kemisk Laboratorium og Center for Jordøkologi) samt Levnedsmiddelstyrelsens mikrobiologiske laboratorium. I 1990 blev vildtforvaltningen fra Landbrugsministeriet lagt ind under Danmarks Miljøundersøgelser og det samme skete i 1996 for Grønlands Miljøundersøgelser.
Ved udskillelsen af laboratorierne fra Miljøstyrelsen blev det aftalt, at Danmarks Miljøundersøgelser inden for sin basisbevilling skulle udføre en række myndigheds- og beredskabsopgaver (overvågnings- og fagdatacenteropgaver, internationalt konventionsarbejde, kemiske kontrol- og referenceopgaver, bioteknologiske opgaver).
Som led i opgavetilrettelæggelsen i Miljøministeriet blev der yderligere fra 1994 til 2006 flyttet opgaver med tilhørende basismidler fra de administrative styrelser til Danmarks Miljøundersøgelser. Det drejede sig først og fremmest om opgaver vedrørende natur- og miljøovervågning og risikovurdering.
Den 1. januar 2007 blev Danmarks Miljøundersøgelseret selvstændigt hovedområde under Aarhus Universitet. Integrationen af sektorforskningen i universiteterne og sammenlægningen af universiteter var en udløber af Globaliseringsrådets arbejde, hvor Regeringen ønskede, at der blev skabt færre og større forskningsinstitutioner i Danmark.
Danmarks Miljøundersøgelser havde i 2010 en omsætning på 367 mio. kr. og i alt 450 ansatte (årsværk), heraf 190 inden for den videnskabelige stillingsstruktur (VIP).
Den 1. januar 2011 blev Danmarks Miljøundersøgelser en enhed under et nyt fakultet: Faculty of Science and Technology.
Den 9. marts blev 2011 besluttede bestyrelsen for Aarhus Universitet en ny struktur for universitetet med færre institutter.
Bestyrelsens beslutning førte den 1. juli 2011 til, at de tidligere forskningsafdelinger ved Danmarks Miljøundersøgelser blev fordelt på de to nye institutter: Institut for Miljøvidenskab og Institut for Bioscience, mens Danmarks Miljøundersøgelser hidtidige tværgående koordinering af den samfundsrettede forskning og formidling på natur- og miljøområdet overgik til et nyoprettet center ved Aarhus Universitet, DCE - Nationalt Center for Miljø og Energi.
De tidligere forskningsafdelinger i Danmarks Miljøundersøgelser er fordelt på to nye institutter ved Aarhus Universitet:
