สถาบันโภชนาการ เริ่มดำเนินงานให้บริการวิชาการ เมื่อ พ.ศ. 2521 เพื่อสนับสนุนงานวิจัยด้านอาหาร โภชนาการ และความปลอดภัยของอาหาร รวมทั้งงานด้านฐานข้อมูลคุณค่าทางโภชนาการของอาหารไทย (Food composition database) โดยอาจารย์และนักวิทยาศาสตร์ที่ผ่านการฝึกอบรมจากสถาบันวิชาการที่มีชื่อเสียงและเป็นที่ยอมรับในระดับนานาชาติ เช่น TNO ประเทศเนเธอร์แลนด์ (Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek); Institute of Food Research, Norwich ประเทศอังกฤษ National Measurement Institute, ประเทศออสเตรเลีย

     งานบริการวิเคราะห์ของสถาบันโภชนาการ ให้บริการแก่หน่วยงานภาครัฐและเอกชน ในการตรวจวิเคราะห์สารอาหารและสารที่ไม่ใช่อาหาร สารพิษและสารปนเปื้อนในอาหาร จุลินทรีย์ในอาหาร และลักษณะทางเคมีและทางกายภาพของอาหาร ตามพระราชบัญญัติอาหาร กระทรวงสาธารณสุข ซึ่งได้รับการยอมรับจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา กระทรวงสาธารณสุข ให้เป็นห้องปฏิบัติการที่สามารถวิเคราะห์ตัวอย่างอาหารเพื่อขอขึ้นทะเบียนได้ ปัจจุบันสามารถวิเคราะห์อาหารเพื่อขึ้นทะเบียนตามประกาศกระทรวงสาธารณสุขได้มากกว่า 25 ชนิด   นอกจากนี้สถาบันโภชนาการยังเป็นหน่วยงานแรกในประเทศไทยที่ให้บริการวิเคราะห์ เพื่อจัดทำฉลากโภชนาการของประเทศไทยและประเทศสหรัฐอเมริกาได้ครบทั้งฉบับ และจัดอบรมเชิงปฏิบัติการ เพื่อพัฒนาคุณภาพการวิเคราะห์อย่างต่อเนื่อง   อีกทั้งสถาบันโภชนาการยังมีความเชี่ยวชาญด้านการพัฒนาศักยภาพและคุณภาพการวิเคราะห์ของห้องปฏิบัติการ จึงได้ทำการวิจัยและพัฒนาตัวอย่างอาหารอ้างอิง สำหรับใช้ในโครงการประเมินสถานภาพความชำนาญในการวิเคราะห์ (Laboratory performance study or proficiency test) ของห้องปฏิบัติการวิเคราะห์อาหาร

     ห้องปฏิบัติการของสถาบันโภชนาการ ดำเนินการทดสอบต่างๆ โดยได้รับการรับรองระบบคุณภาพและความสามารถห้องปฏิบัติการในการดำเนินการทดสอบตามมาตรฐาน ISO/IEC 17025: 2005 ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2551  ปัจจุบันได้ขยายขอบข่ายการทดสอบเพิ่มมากขึ้นและได้รับการรับรองความสามารถตามมาตรฐาน ISO/IEC 17025: 2017 ซึ่งเป็นฉบับล่าสุด