Кафедра анатомії, фізіології людини та тварин була заснована 24 січня 1963 р. наказом по Міністерству освіти УРСР за № 9 (відповідно до останніх архівних досліджень).

До 1963 р. при кафедрі зоології функціонував кабінет анатомії і фізіології, на базі якого з 27 січня 1962 р. була організована науково-дослідна лабораторія нейрогістології (наказ по Міністерству освіти УРСР № 32). Кабінет забезпечував лекційні курси і проведення лабораторних занять з анатомії, фізіології, гістології й дарвінізму.

У лабораторії нейрогістології проводили дослідження структурно-функціональних особливостей центральної нервової системи, зокрема, коркових центрів рухового й зорового аналізаторів. Перші наукові здобутки співробітників лабораторії, у тому числі у співавторстві зі студентами, були опубліковані у збірники матеріалів конференції «Будова і діяльність ЦНС людини та тварин» (Луганськ, 1963).

Першим завідувачем кафедри анатомії, фізіології людини та тварин був обраний доцент кафедри зоології Лев Лазарович Каплан. Під керівництвом доц. Л. Л. Каплана, який умів зацікавити, захопити науковою проблемою, працювала велика група студентів, членів студентського наукового товариства, серед них Л. Н. Сосновенко (Перова), Н. Я. Сімонова, А. М. Сухаревська, Н. С. Філіпченко та інші. Більшість вихованців Л. Л. Каплана, після закінчення інституту, продовжили активно займатися наукою й працювали на кафедрі.

На час заснування у складі кафедри і лабораторії працювали доценти – Л. Л. Каплан, Є. Д. Постнікова і Є. Я. Думін, старший викладач І. І. Агарков, молодший науковий співробітник Н. С. Лебедєва, асистенти – М. А. Сімонов, Є. С. Гудзевата і Н. А. Карпенко, лаборанти – Л. І. Жаданова і І. Ф. Антіпіна, препаратор Л. М. Білоцерковець.

Доцент Є. Д. Постнікова уміло поєднувала навчальну та науково-дослідну роботу на кафедрі з громадською і адміністративною роботою – більше 10 років вона була деканом факультету.

Кафедра була розташована на 4-му поверсі старого (першого) корпусу й займала 4 кімнати. Навчальні аудиторії кафедри були достатньо оснащені усіма необхідними для забезпечення навчальної й наукової роботи приладами, інструментарієм та наочними матеріалами. Під час проведення лабораторних занять комплект устаткування видавався на 2-х студентів, що забезпечувало участь кожного у експерименті.

Крім навчальних аудиторій кафедра включала невеликий анатомічний музей, розташований у відгородженому від коридору вестибюлі. У цей період кафедра, для забезпечення наукової і педагогічної роботи, закуповувала до 5000 жаб на рік, які утримувались у віварію.

Таким чином викладацький склад й існуюча матеріальна база цілком відповідали вимогам вищої школи, що й дозволило створити окрему самостійну кафедру.

У ці роки на кафедрі виконувалися 2 кандидатські дисертації – старшим викладачем І. І. Агарковим і асистентом Є. С. Гудзеватою, пізніше вони були успішно захищені.

У 1964 р. важко занедужав і помер завідувач кафедри Лев Лазарович Каплан. Замість Л. Л. Каплана, наказом ректора, тимчасово виконуючим обов’язки завідувача кафедри було призначено доцента Євгена Яковича Думіна.

Євген Якович Думін народився у 1918 р. в с. Ластівка Львівській області. З 1939 р. служив у польській армії, отримав звання капрал-підхорунжий, тричі побував у полоні. У 1999 р. від імені Республіки Польща Є. Я. Думін отримав почесне звання ветерана боротьби за свободу і незалежність Вітчизни.

У 1945 р., після закінчення Львівського медичного інституту, залишився у своїй alma mater асистентом кафедри нормальної фізіології. З 1950 по 1955 рр. – завідував лабораторією фізіології Львівського НДІ.

У 1951 р. захистив кандидатську дисертацію, а у 1956 р. отримав учене звання доцента.

З 1956 по 1958 рр. Є. Я. Думін був першим завідувачем кафедри нормальної фізіології Ворошиловградського медичного інституту.

З 1963 р. працював доцентом кафедри анатомії, фізіології людини та тварин Луганського національного університету імені Тараса Шевченка, поєднуючи викладацьку діяльність з посадою позаштатного референта у Всесоюзному інституті науково-технічної інформації, де він протягом тридцяти років писав реферати наукових статей польською, англійською, німецькою, французькою та іншими мовами.

У 1964 р. вперше в історії інституту на кафедрі була відкрита аспірантура з фізіології людини і тварин. Керувати аспірантурою був запрошений завідувач кафедри нормальної фізіології Ворошиловградського медичного інституту професор Семен Максиміліанович Діонесов. Першими аспірантами кафедри були І. Б. Вожик і Ю. Т. Черников.

У той же час для забезпечення лекційних курсів з анатомії і гістології з Ворошиловградського медичного інституту були запрошені доценти В. В. Михальський, І. А. Жутаєв і В. П. Сичевий.

У 1965 р. на базі лабораторії нейрогістології була створена лабораторія вікової і еволюційної фізіології, у якій поряд з науковими співробітниками працювали аспіранти і студенти факультету. Дослідження, що проводилися у лабораторії, були присвячені вивченню особливостей впливу на організм больових подразнень у онто- і філогенетичному аспекті.

З вересня 1965 по 1976 р. кафедрою завідував доктор біологічних наук, професор Семен Максиміліанович Діонесов – учень І. П. Павлова і Л. А. Орбелі, видатний фізіолог, завідувач кафедр нормальної фізіології у Фрунзенському, Благовіщенському, Іжевському і Ворошиловградському медичних інститутах, автор численних статей і монографій, присвячених фізіології болі. У своїй монографії «Біль та її вплив на організм людини і тварин» (1963 р.) він систематизував і виклав величезний матеріал, накопичений фізіологами і клініцистами, з питань, пов'язаних із впливом больових подразнень на функцію окремих органів, фізіологічних систем й організм у цілому.

Трудове життя С. М. Діонесова, який народився у 1901 р., розпочалось у 1919 р. в Харківському літературному комітеті міського відділу народної освіти.

У 1920 – 1921 рр. він обіймає посади інструктора політвідділу мистецтв у м. Вітебськ, заступника завідувача художнього відділу в міському відділі народної освіти і фактично водночас перебуває на службі в Червоній армії як політкерівник у польовому запасному госпіталі.

У 1921 р. С. М. Діонесов приїздить до Петрограду, де вступає до Військово-медичної академії.

У 1924 році він вперше виступає на засіданні Ленінградського товариства фізіологів, у 1925 р., за результатами досліджень секреції підшлункової залози, публікує першу наукову працю, а у 1926 р. виступає з доповіддю на II Всесоюзному з'їзді фізіологів.

Закінчивши восени 1927 р. академію, до 1930 р. служив військовим лікарем.

У 1930 – 1936 рр. Семен Максиміліанович – ад'юнкт Військово-медичної академії, де у цей час працював І. П. Павлов. Після закінчення аспірантури С. М. Діонесов залишається у Військово-медичної академії викладачем кафедри фізіології.

У 1933 р. за сумісництвом С. М. Діонесов почав працювати науковим співробітником Біостанції ім. І. П. Павлова у Колтуші, пізніше вона була перетворена на Інститут вищої нервової діяльності.

З 1936 по 1941 рр., під керівництвом Л. А. Орбелі, Семен Максиміліанович Діонесов працює у відділу Еволюційної фізіології Всесоюзного інституту експериментальної медицини.

У 1947 р. вчений захищає докторську дисертацію за темою «Вплив больового подразнення та продуктів ендокринних залоз на секреторну діяльність шлунка», а у 1948 р. С. М. Діонесову було присвоєно учене звання професора.

З приходом у 1964 р. на кафедру анатомії, фізіології людини та тварин Луганського національного університету імені Тараса Шевченка проф. С. М. Діонесова у навчальний процес були уведені лекційні демонстрації з фізіології, у яких брали участь студенти і аспіранти кафедри.

З 1964 по 1984 рр. під керівництвом проф. С. М. Діонесова виконано й успішно захищено 9 кандидатських дисертацій.

У цей період на кафедру прийшли такі співробітники: у 1965 р. на посаду асистента була прийнята Л. Н. Перова, у 1966 р. – доцент Г. І. Ларіонова, у 1967 р. після закінчення аспірантури були залишені асистентами І. Б. Вожик і Ю. Т. Черніков, у 1973 р. – з лабораторії еволюційної і вікової фізіології на посаду асистента переведена Н. С. Лебедєва, у 1975 р. – на посаду професора кафедри за конкурсом прийнята доктор медичних наук Ангеліна Павлівна Гречишкіна, а у 1977 р. – доктор медичних наук Неллі Василівна Луніна.

Для забезпечення науково-дослідної роботи студентів, аспірантів, співробітників кафедри і науково-дослідної лабораторії вікової і еволюційної фізіології, а також для лекційних демонстрацій, була потрібна велика кількість лабораторних тварин, тому віварій, розташований у недостатньо пристосованому приміщенні господарського двору інституту, кафедру не задовольняв. Враховуючи прохання кафедри, значущість досліджень та їх результативність, керівництво інституту звернулося до Міністерства освіти за дозволом на будівництво віварію стандартного зразка. Після отримання дозволу, за типовим проектом, був побудований новий віварій, у якому проводилися наукові дослідження та утримувалися піддослідні тварини – собаки, кролі, щури і жаби.

З 1976 р. кафедрою анатомії і фізіології завідує доктор біологічних наук, професор Юрій Петрович Антипчук. Юрій Петрович Антипчук народився 20 липня 1928 р. у м. Золотоноша Полтавської (зараз Черкаської) області.

Трудову діяльність розпочав у 1953 р. асистентом кафедри нормативної анатомії Білоцерківського сільськогосподарського інституту.

У 1954 – 1956 рр. працював в Хакасії головним лікарем вівчарського племрадгоспу.

На початку 1956 року Ю. П. Антипчук повертається в Україну і деякий час викладає у сільськогосподарському технікумі в Боярці під Києвом й займає посаду лікаря в Міністерстві м'ясо-молочної промисловості УРСР. Того ж року він стає аспірантом Української сільськогосподарської академії.

Після закінчення аспірантури й захисту кандидатської дисертації Ю. П. Антипчук працює у відділі еволюційної морфології Інституту зоології Академії наук України.

У 1965 р. Ю. П. Антипчук отримує учене звання старшого наукового співробітника зі спеціальності «Зоологія», а у 1968 р. захищає докторську дисертацію «Функціональна морфологія малого кругу кровообігу деяких наземних хребетних» й стає доктором біологічних наук.

У 1971 р. Юрій Петрович приїздить до Мелітополя й починає викладацьку роботу в місцевому педагогічному інституті, спочатку на посаді завідувача кафедри зоології, а потім – завідувачем новоствореної кафедри анатомії і фізіології людини та тварин.

У квітні 1976 р. Ю. П. Антипчука обрано завідувачем кафедри анатомії, фізіології людини та тварин нашого університету.

Ще до приходу на кафедру проф. Ю. П. Антипчука, у зв'язку з уведенням в експлуатацію нового корпусу інституту, кафедра була переведена у приміщення на 2-му поверсі старого (першого) корпусу.

З приходом нового завідуючого усі лабораторії кафедри зазнали значної перебудови і реорганізації. Було створено спеціалізовані навчальні кімнати для проведення лабораторних занять з гістології, цитології і генетики та з фізіології людини і тварин; у всіх аудиторіях встановлено обладнання для демонстрації навчальних фільмів; за рахунок поповнення новими експонатами був значно розширений анатомічний музей.

З 1979 р. аспірантуру і науково-дослідну роботу лабораторії вікової і еволюційної фізіології очолила доктор медичних наук, професор Неллі Василівна Луніна. У цей період співробітники кафедри і лабораторії вікової і еволюційної фізіології працюють над спільною темою «Особливості адаптації організму дітей і підлітків до фізичних навантажень».

У аспірантурі кафедри розробляється проблема «Роль лізосомальних ферментів нейтрофільних лейкоцитів у гуморальній регуляції функцій при дії на організм стресу неінфекційної природи».

Під керівництвом проф. Н. В. Луніної, дисертаційні роботи захищають С. Б. Коваль, Є. В. Скрипка, А. П. Полтавський і С. І. Шинкарьов.

У 1977 р. на кафедру прийшли старший викладач В. О. Савро і доц. І. О. Іванюра, колишній аспірант проф. С. М. Діонесова. У цьому ж році, у зв'язку з переходом на іншу роботу, звільнилися проф. А. П. Гречішкина і доц. Ю. Т. Черніков.

В 1983 р. пішов з життя ветеран інституту, інвалід Великої Вітчизняної війни, прекрасний викладач Сімонов М. А.

У цей період викладачами кафедри крім здійснення педагогічної і наукової роботи багато уваги приділялось виховній і громадській діяльності. Доцент Г. І. Ларіонова неодноразово обиралася секретарем партбюро факультету, проф. Ю. П. Антипчук був головою первинної організації товариства «Знання», доц. І. І. Агарков – членом комітету профспілкової організації інституту і керівником філософського семінару, доц. І. О. Іванюра – членом партбюро факультету.

У 1979 р. при кафедрі організована лабораторія електронної мікроскопії, на посаду завідувача лабораторії була запрошена В. А Самчук, яка до цього працювала на кафедрі хімії. Інженером з обслуговування електронного мікроскопа був запрошений Л. М. Саксон, який працював на цій посаді до 1989 р.

У 1980 р. на посаду завідувача лабораторії кафедри замість І. Ф. Антіпиної призначено Т. М. Лещенко.

Тривалий час на кафедрі працювали ст. лаборанти Г. В. Засименко і Т. М. Мерзла, лаборанти Є. В. Трищенко, І. А. Щеглова і Е. В. Котелевська.

У жовтні 1983 р. на посаду старшого викладача прийнята С. М. Поліщук, згодом вона отримала учене звання доцента кафедри.

З 1988 р. на посаду завідувача віварієм призначено Л. Н. Пономарьову, лаборантом віварію – І. А. Лопаткіну. Починаючи з 1995 р., завідувачами віварію були Н. П. Масякіна, А. І. Степанян, О. О. Виноградов, який у 2003 р. переведений на посаду асистента, С. О. Сичова, Д. О. Виноградов, Н. А. Сотнікова та інші.

У травні 1990 р. у пенсійному віці з кафедри пішов проф. Ю. П. Антипчук. Під керівництвом Юрія Петровича кафедра поповнилася електронними стендами, створені спеціалізовані навчальні аудиторії та лабораторія електронної мікроскопії, на повну силу, як експериментально-біологічна й навчальна лабораторія, почав працювати віварій, була налагоджена наукова співпраця з Біосферним заповідником «Асканія-Нова», опубліковані відомі всім студентам факультету підручники «Гістологія з основами ембріології» (1976 р.), «Практикум з гістології з основами ембріології» (1978 р.) і «Гистология с основами эмбриологии» (1983 р.).

Зараз Ю. П. Антипчук продовжує активно займатися науковою і викладацькою діяльністю, з 2001 р. він працює професором Сочинського державного університету туризму і курортної справи. Не забуває Юрій Петрович й про своє улюблене хобі – живопис. Починаючи з 1970 року було організовано і проведено понад 10 персональних виставок. Одна з останніх, присвячених 80-річчю автора, відбулася 25 квітня 2008 р. у Сочинському художньому музеї.

З 1990 р. кафедру очолила доктор медичних наук, професор Неллі Василівна Луніна.

Під керівництвом проф. Н. В. Луніної кафедра почала роботу над спільною науковою проблемою «Морфофункціональні механізми пристосування організмів до навколишнього середовища». Продовжувала активно функціонувати аспірантура, у якій навчалися з 1990 р. – С. В. Вовк, А. А. Чехов і О. А. Зеленько, з 1991 р. – В. Є. Добровольська, О. А. Гончар, з 1992 р. – Є. А. Можаєва, з 1993 р. – В. І. Шейко, з 1995 р. – Н. А. Гарська, О. Д. Боярчук, з 2000 р. – В. В. Степаненко, з 2001 р. – Я. А. Ушко.

У цей період завідувач лабораторією електронної мікроскопії В. А. Самчук захистила кандидатську дисертацію і була переведена на посаду доцента, інженер Л. М. Саксон звільнився, а на його місце прийнятий О. В. Аксенченко, який перебував на цій посаді до 1997 р.

10 жовтня 1996 р. наказом ректора кафедра анатомії, фізіології людини та тварин була об'єднана з кафедрою валеології, таким чином було засновано кафедру фізіології і валеології. У цей час на кафедрі працювало 15 викладачів і співробітників, з них – 1 професор, 7 доцентів, 2 старших викладача, 1 асистент, 1 завідувач кабінету, 1 інженер і 2 лаборанта.

У 1996 – 1997 рр. більшість доцентів (Н. С. Лебедєва, Є. Я. Думин, Л. Н. Перова та інші) покинули кафедру, а на посаду викладача прийнятий В. І. Шейко, який на той час закінчив аспірантуру.

Змінився лаборантський склад кафедри. У 1997 р., замість Т. М. Мерзлої і І. О. Щеглової на кафедру прийшли Н. М. Скрипник (Курича) і Н. В. Браварна, а у 1999 р. – О. С. Львов.

У 1997 р. наказом ректора кафедру фізіології і валеології було знову розділено й створено 2 окремі кафедри: кафедру валеології й кафедру анатомії, фізіології людини та тварин.

У 1998 р. на посаду інженера прийнята О. Д. Боярчук. У лютому 1999 р. вона переведена на посаду асистента кафедри, а незабаром призначена на посаду заступника декана природничо-географічного факультету з виховної роботи. Замість О. Д. Боярчук на посаду інженера прийнятий В. О. Любченко.

З 1998 р. по теперішній час кафедра забезпечує підготовку магістрів зі спеціальності «Біологія». 12 серпня 2000 р. за конкурсом на посаду завідувача кафедри був обраний Олександр Анатолійович Виноградов, який раніше працював на кафедрі топографічної анатомії з оперативною хірургією Луганського медичного університету.

Після обрання завідувачем кафедри О. А. Виноградов захистив докторську дисертацію й одержав учене звання професор. Під керівництвом проф. О. А. Виноградова у різні роки в аспірантурі навчалися: М. О. Панкратьєв, М. О. Череднікова, О. В. Худякова, Г. В. Савіна, М. А. Акопян, О. В. Орзулова та інші.

У 2001 р. доц. І. О. Іванюра успішно захистив докторську дисертацію, отримав учене звання професора кафедри й очолив аспірантуру з фізіології людини і тварин.

Під керівництвом проф. І. О. Іванюри дослідженнями особливостей впливу фізичних навантажень на серцево-судинну і дихальну системи займалися В. М. Раздайбєдін, О. А. Баєв, С. Г. Лисенко, Н. М. Скрипник (Курича) та інші молоді науковці.

З 2002 р. на базі кафедри проводиться щорічна Міжрегіональна наукова конференція з очно-заочною участю «Актуальні питання біології та медицини». З 2005 р. обов'язки секретаря конференції виконує доц. О. О. Виноградов.

У 2003 р., після закінчення магістратури, під керівництвом проф. О. А. Виноградова, ст. лаборант Н. М. Скрипник (Курича) переведена на посаду асистента кафедри.

В 2003 р. на посаду зав. віварію прийнята Сичова С. О., а на посаду ст. лаборанта – Васильченко В. Б.

1 березня 2004 р. кафедра відзначила ювілей Самчук В. А., яка пропрацювала в стінах університету 33 роки.

Початок 2005 – 2006 навчального року відзначився переїздом анатомічного музею й частини кафедри на сьомий поверх третього навчального корпусу університету, де було створено дві навчальних аудиторії для занять з анатомії людини та науково-дослідна лабораторія. На завідування анатомічним музеєм був запрошений Д. О. Ткаченко, який працював доцентом на кафедрі топографічної анатомії з оперативною хірургією Луганського медичного університету.

У 2006 р. на кафедру прийняті асистенти В. М. Раздайбедін і Н. Б. Пилькевич, які згодом, після отримання ученого звання, переведені на посади доцентів.

У 2010 р. доц. Н. Б. Пилькевич перейшла на кафедру патофізіології Луганського державного медичного університету, а на кафедру прийняті асистенти С. В. Гаврелюк, С. В. Левенець і М. О. Філіппова (Череднікова).

У 2007 р. за цільовою програмою був придбаний сучасний трансмісійний електронний мікроскоп, а лабораторія електронної мікроскопії була реорганізована у науково-дослідницьку лабораторію медично-біологічних проблем.

У 2009 р. після тяжкої хвороби померла Тетяна Михайлівна Лещенко, яка працювала на кафедрі майже 30 років. Замість Т. М. Лещенко на посаду завідувача лабораторії кафедри прийнята магістр біології О. І. Гужва.

У листопаді 2010 р. на базі кафедри створено науково-дослідницьку лабораторію молекулярної генетики. Лабораторія забезпечує проведення молекулярно-генетичних досліджень, а також бере участь у підготовці фахівців зі спеціальностей медико-біологічного профілю. З 2010 по 2012 рр. лабораторією завідував Д. М. Майданюк.

У 2011 р. в Луганському державному медичному університеті доц. В. І. Шейко захистив докторську дисертацію. Сьогодні під його керівництвом дослідженнями взаємозв'язків нервової і імунної систем займаються О. І. Гужва, М. О. Ропаєва та інші.

З 2012 р. на кафедрі відкрита магістратура з генетики. Для керівництва магістратурою був запрошений випускник біологічного факультету Московського державного університету ім. Ломоносова О. Е. Грановський, який захистив дисертаційну работу на кафедрі фізіології та біофізики Медичного коледжу Університету Айови.

У 2012 р. розпочато масштабну перебудову віварію, у якому, окрім приміщень для утримання лабораторних тварин, будуть розташовані лабораторії, операційні та навчальні аудиторії.

З 2012 р. асистентами кафедри працюють О. В. Худякова, О. В. Орзулова і О. І. Гужва. Слід зазначити, що переважна більшість молодих викладачів кафедри є випускниками нашого факультету.

На сьогодні кафедра, маючи у своєму розпорядженні висококваліфікованих спеціалістів й сучасне устаткування, утримує провідні позиції серед усіх структурних підрозділів університету. За результатами наукових досягнень серед кафедр природничо-математичного та економічного профілю у 2007 – 2010, 2012 рр. кафедра займала перше місце.

Колектив кафедри зумів зберегти найкращі традиції, що склалися протягом півстолітньої історії, а динамічне поповнення складу кафедри молодими викладачами свідчить про великий науковий і кадровий потенціал й, так само, про плідну і кропітку роботу з виховання молодих учених педагогами кафедри.