Лаборатория космического материаловедения (ЛКМ) была создана в институте в 1965 г. по инициативе академика С.Н. Вернова для изучения воздействия космической среды на материалы и элементы оборудования искусственных спутников Земли. Возглавил лабораторию и руководил ею в течение многих лет А.И. Акишин, в 1981 г. ЛКМ вошла в состав Отдела ядерных и космических исследований (ОЯКИ), возглавляемого И.Б. Тепловым, с 1993 г. заведующим ОЯКИ является Л.С. Новиков, он же в настоящее время руководит работой ЛКМ.
В первые годы тематика ЛКМ была ориентирована преимущественно на решение задач обеспечения радиационной стойкости космических аппаратов, постановка которых во многих случаях была инициирована прямыми обращениями к С.Н. Вернову выдающихся конструкторов отечественной ракетно-космической техники: С.П. Королева, В.Н. Челомея, М.Ф. Решетнева, Г.Н. Бабакина и др. В дальнейшем были развернуты экспериментальные и расчетно-теоретические исследования процессов воздействия на материалы космического вакуума, солнечного ультрафиолетового излучения, космической плазмы, частиц метеорной материи и других факторов.
Сотрудниками ЛКМ созданы уникальные лабораторные установки, в числе которых следует особо отметить инжектор высокоскоростных микрочастиц, предназначенный для имитации воздействия на материалы космической пыли, и магнитоплазмодинамический ускоритель для имитации воздействия атомарного кислорода верхней атмосферы Земли. К важнейшим результатам работ ЛКМ относится создание программного комплекса COULOMB, предназначенного для компьютерного моделирования процессов электризации спутников в космической плазме. В настоящее время этот комплекс входит в число четырех программ, официально рекомендованных международной научной общественностью для проведения подобных расчетов, наряду с программами НАСА (США), Европейского космического агентства и Космического агентства Японии.
На протяжении многих лет сотрудники ЛКМ уделяют большое внимание образовательному процессу и распространению передового научно-технического опыта. Ими написано свыше 20 учебных пособий, издано 12 монографий, традиционно силами ЛКМ готовится издание 2-го тома «Модели космоса», посвященного проблемам воздействия космической среды на материалы и оборудование космических аппаратов.
Работы Лаборатории космического материаловедения НИИЯФ МГУ отмечены присуждением Государственной премии (1979) и Премии Правительства РФ (2008).