Založení Ústavu biologie obratlovců se datuje do roku 1953, kdy tehdejší Biologická sekce Československé akademie věd rozhodla zajistit v rámci pracovišť ČSAV vědecký výzkum obratlovců.
Bylo tedy založeno vertebratologické pracoviště „Laboratoř pro výzkum obratlovců ČSAV“ v Brně pod vedením Josefa Kratochvíla, tehdejšího profesora Vysoké školy zemědělské.
V roce 1964 laboratoř získala statut samostatného ústavu a vznikl tak Ústav pro výzkum obratlovců. Pracoviště se věnovalo základnímu výzkumu ryb, ptáků a savců a v 60. a 70. letech minulého století se postupně vyvinulo ve významnou instituci těchto oborů nejen v tehdejším Československu, ale i v zahraničí. V té době zde působili odborníci světového formátu – Ivo Grulich, Jaroslav Pelikán, Radoslav Obrtel, Jan Zejda ve výzkumu savců, Karel Hudec ve výzkumu ptáků, Jiří Libosvárský, Stanislav Lusk a Milan Peňáz ve výzkumu ryb.
Během 80. a 90. let prošel ústav sérií administrativních změn a reorganizací. V roce 1984 bylo k ústavu přičleněno oddělení medicínské zoologie. Tehdy se pracoviště začlenilo do dvou Ústavů Akademie věd – Ústavu systematické a ekologické biologie a Ústavu ekologie krajiny. Novodobá historie současného ústavu se začíná psát v roce 1998, kdy se obnovilo samostatné pracoviště zaměřené na výzkum obratlovců. Kontinuita tradičních zoologických oborů byla zachována, ale vědecká práce postupně získala metodologický rámec a ústav tak opět získal postavení vedoucí instituce oboru.
Za dobu existenci ústavu zde pracovní uplatnění našly stovky biologů s hlubokým zájmem o život zvířat a jeho studium.
Někteří pracovníci strávili na ústavu celý svůj profesionální život, jiní byli zaměstnáni pouze na přechodnou dobu. Mezi zaměstnanými v určitých obdobích působili významní čeští vysokoškolští pedagogové např. Jiří Gaisler, Zdeněk Veselovský. Někteří byli nuceni po roce 1968 emigrovat, ale uplatnili se vynikajícím způsobem na pracovištích na Západě (např. Milan Klíma, Antonín Velek). Pozoruhodná minulost ÚBO je i pro jeho současné pracovníky inspirativní výzvou. Základní vědecký výzkum v oblastech evoluční ekologie, vývoje biodiverzity či medicínské zoologie je nyní na vynikající mezinárodní úrovni.