Отдел комплексных научных исследований был создан в марте 2017 г. с целью поддержки и развития междисциплинарных исследований КарНЦ РАН.

На первом этапе была сформирована экспертно-аналитическая группа, в состав которой вошли ведущие ученые центра в области природопользования и экологии.

В декабре 2018 г. в рамках национального проекта «Наука» в отделе были созданы 3 новых лаборатории по междисциплинарным исследованиям:

лаборатория экологического мониторинга и моделирования (разработка математических моделей динамики природных экосистем и геоинформационных моделей природных, антропогенных и социально-экономических процессов);

лаборатория биотехнологии растений (фундаментальные основы получения биотехнологических форм древесных растений с улучшенными характеристиками);

лаборатория цифровых технологий регионального развития (вопросы цифровизации экономики и социума Северо-Запада России и цифровых методов регионального развития).

6 мая 2020 г. завершилась реорганизация Карельского научного центра РАН путем присоединения к нему в качестве структурного подразделения Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Карельская государственная сельскохозяйственная опытная станция (ФГБНУ «Карельская ГСХОС»). Станция вошла в состав Отдела комплексных научных исследований в качестве научной лаборатории агротехнологий "Вилга".

Лаборатория мониторинга парниковых газов, которая образовалась в КарНЦ РАН в 2022 году, занимается изучением закономерностей эмиссии и стока парниковых газов болотных экосистем, влиянием абиотических и биотических факторов на изменения потоков углерода в условиях окружающей среды, а также последствиями антропогенного воздействия.