Význam celní chemie se projevil již po vzniku samostatného Československa, a to v souvislosti s faktickým vyměřováním a placením cla. Předchůdce celně technické laboratoře vznikl 12.7.1923 na základě vládního usnesení, jímž byla zřízena Chemicko-technická zkušebna finanční správy v Praze. Úkolem této zkušebny bylo provádění analytických a mikroskopických rozborů, zkoušení, zkoumání a ohledávání surovin, výrobků a zboží všeho druhu na příkaz ministerstva financí nebo na žádost úřadů a jednotlivců. Zkušebna prováděla rozbory a vydávala odborné posudky zcela samostatně. Zvláštní ceník stanovoval poplatky za rozbory a znalecké posudky.
Rozvoj celních laboratoří byl u nás přerušen v letech 1956 až 1990. Od 1.1.1990 došlo k úplnému uplatnění cel, které si v daleko větší míře vyžádalo vydávání kvalifikovaných rozhodnutí o celně tarifním zařazení zboží. Proto bylo v květnu 1990 rozhodnuto o zřízení celně technických laboratoří. První laboratoř vznikla ještě v témž roce v Praze. Při jejím znovu zprovoznění a rozvoji se vycházelo nejen z vlastních historických zkušeností, ale i z dlouhodobých zkušeností zahraničních celních správ.
Přijetí nového celního zákona, účinného od začátku roku 1993, potřebu celně technických laboratoří ještě zdůraznilo. Generální ředitelství cel rozhodlo, že bude realizován systém uspořádání celně technických laboratoří s Ústřední celně technickou laboratoří v Praze (ÚCTL) jako metodickým, odborným a řídícím centrem a s oblastními celními laboratořemi (OCTL) ve vybraných regionech.
Koncem roku 1994 a v průběhu prvního pololetí 1995 byly postupně zprovozněny CTL v regionech. Analýzy, pro které nejsou pracoviště v regionech vybaveny, se provádějí v CTL Praha, kde se provádějí rovněž všechny analýzy v případném odvolacím řízení. Rokem 1996 byla dokončena etapa vývoje systému laboratoří v Celní správě ČR. Bylo vytvořeno samostatné oddělení ŘCTL (Řízení celně technických laboratoří) jako součást GŘC, které odborně, metodicky, technicky a organizačně řídilo jednotlivé pracoviště CTL. V roce 2009 bylo od tohoto schématu upuštěno a byla vytvořena jediná celně technická laboratoř organizačně začleněná v Generálním ředitelství cel s detašovanými pracovišti v regionech.
Přirozeným vyústěním rozvoje CTL i rozšiřujících se kompetencí celní správy se stala potřeba akreditace CTL. V říjnu 1997 bylo po více než ročním období předakreditačního procesu přiznáno akreditační osvědčení. Vybrané metody se postupně rozšiřovaly dle požadavku a potřeb Celní správy. Na podzim roku 1998 byl dle příslušných norem a předpisů uskutečněn následný audit ČIA po roce od vydání osvědčení. V závěrečné zprávě ČIA konstatovala, že udělenou akreditaci CTL obhájila.
Na prováděnou akreditaci navázala certifikace celého systému jakosti v CTL. V roce 1998 byly uskutečněny i interní prověrky systému jakosti, které se na jaře 1999 opakovaly. Na toto navázal vnější komplexní audit společnosti RW TÜV (nyní TÜV NORD Czech, s.r.o.), který rozhodl o vydání osvědčení na certifikaci systému jakosti dle nejpřísnějších světových norem řady ISO 9000.
Celně technická laboratoř (CTL) má svůj nezastupitelný význam a postavení v organizační struktuře Celní správy ČR. Jejich činnost se stala nezbytnou podmínkou v celní oblasti tím, že s využitím laboratorního zkoumání a analýz vzorků zboží stanoví povahu, tarifní zařazení, původ a hodnotu zboží pro výtěžnost cel a daní, a pro realizaci opatření obchodní politiky, antidumpingu a ochrany a při kontrole zemědělských produktů. V současné době dochází k postupné orientaci CTL na nefiskální problematiku v rámci ochrany bezpečnosti, zdraví, hospodářství a životního prostředí v rámci společného evropského prostoru. Jedná se mimo jiné o ochranu občanů, jejich zdraví a jejich práce (např. kontrola zboží podezřelého z porušení práv duševního vlastnictví). Svůj podíl mají CTL také v boji proti terorismu (kontrola zboží a technologií dvojího užití a vysoce hodnotných komodit např. diamantů v rámci tzv. Kimberleyského procesu).
Mezi zpracovanými vzorky jednoznačně početně převažují vzorky zboží, na něž se vztahuje spotřební daň (např. ropné produkty, alkohol, tabák, kontrolní pásky na lihovinách a tabákových výrobcích), komodity s rozdílnými sazbami cla a DPH (např. obuv, farmaceutické výrobky, chemikálie), dále pak zemědělské a potravinářské produkty a výrobky (např. činnost CTL při kontrole zboží pro účely Společné zemědělské politiky EU).
Dobré fungování CTL se nedostalo pouze do podvědomí Celní správy, ale i ostatních orgánů státní správy. CTL dále spolupráce s výzkumnými ústavy, vysokými školami, odbornými výzkumnými a vědeckými úseky průmyslu, ale i na mezinárodní úrovni zejména v rámci činnosti koordinační skupiny Evropských celních laboratoří.