В 1968 году в Институте органической химии Башкирского филиала академии наук была организована лаборатория синтеза мономеров, её возглавил кандидат химических наук Генрих Александрович Толстиков. В дальнейшем на её основе были организованы шесть новых лабораторий: элементоорганических соединений (1971 г.), каталитического синтеза (1977 г.), биологически активных веществ (1979 г.), низкомолекулярных биорегуляторов (1992 г.), металлоорганических соединений (1992 г.) и синтеза нуклеозидов (1993 г.).
В 1986 г. лаборатория синтеза мономеров переименована в лабораторию тонкого органического синтеза (зав. лаб. ак. Толстиков Г.А., с 1993 г. - д.х.н., проф. Галин Ф.З.).
В лаборатории в разное время работали академик Толстиков Г.А., член-корр. РАН Джемилев У.М., член-корр. РАН Кучин А.В., член-корр. РАН Толстиков А.Г., академик АН РБ Абдрахманов И.Б., член-корр. АН РБ Одиноков В.Н., член-корр. АН РБ Кунакова Р.В., член-корр. АН РБ Мифтахов М.С., дхн Юрьев В.П., дхн Лерман Б.М., дхн Касаткин А.Н., дхн Исмаилов С.И., дхн Шульц Э.Э.
Основное научное направление - разработка и практическая реализация схем получения биологически активных веществ, важных для медицинской химии, сельского хозяйства, пищевой промышленности.
Исследования ведутся в рамках грантов ЮНЕСКО, Российского фонда фундаментальных исследований, Президиума РАН, Отделения химии и науки о материалах РАН, Министерства образования и науки РФ при участии исследователей из институтов Российской академии наук и ученых из Вьетнама, Республики Беларусь, Республики Молдова, Австрии, Англии.