Das Kantonale Laboratorium kann als Amt auf eine lange Tradition zurückblicken, es besteht seit dem Jahre 1892. In der Abstimmung vom 13. Juli 1890 stimmten die Thurgauer dem "Gesetz über die öffentliche Gesundheitspflege und die Lebensmittelpolizei" zu und schufen die rechtliche Grundlage für die Anstellung eines Kantonschemikers und den Neubau des Kantonalen Laboratoriums an der Spannerstrasse in Frauenfeld, wo sich das Laboratorium befindet. Heute bilden die Kontrollbereiche Lebensmittel, Badewasser und Chemikalien Schwerpunkte der Tätigkeit mit der obersten Zielsetzung, die Bevölkerung vor Gesundheitsgefährdungen und Täuschungen zu schützen und einen hygienischen Umgang mit Lebensmitteln zu gewährleisten. Im Laufe der letzten Jahrzehnte spielten dann auch mit den neu dazu gekommenen Aufgaben (umweltgefährdende Stoffe und Biosicherheit) die Schutzziele des Umweltschutzes eine immer wichtiger werdende Rolle.
Modernen Verwaltungsgrundsätzen entsprechend arbeitet das Amt heute mit einem klar definierten Leistungsauftrag und vollzieht im Rahmen dieses Auftrages das Bundesgesetz über Lebensmittel und Gebrauchsgegenstände (mit über 20 Ausführungsverordnungen), die kantonale Bäderverordnung, die Chemikaliengesetzgebung, sowie im Bereich Biosicherheit, die Einschliessungs- und Freisetzungsverordnungen.
Für den gesamten Untersuchungsbereich (physikalisch, chemisch und bakteriologisch) ist das Kantonale Laboratorium als Prüfstelle (Norm ISO 17025) und für den Bereich Lebensmittelinspektion als Inspektionsstelle (Norm SN EN 45004) akkreditiert.
Traditionsgemäss hat auch die Ausbildung einen hohen Stellenwert, waren es in der ersten Hälfte des vorigen Jahrhunderts noch vorwiegend Volontärstellen angehender Chemiker und Techniker, so spielt seit der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts die Lehrlingsausbildung der Chemielaborantinnen und Chemielaboranten eine wichtige Rolle.