O Laboratório Chimico foi concebido para o ensino experimental da química. No decurso das obras de adaptação do edifício a museu, os trabalhos arqueológicos revelaram que o edifício do século XVIII foi construído a partir da sala do refeitório que servia o complexo dos colégios jesuítas do século XVII. A intervenção trouxe à luz, intactas, algumas provas da utilização do edifício pela Companhia de Jesus: várias janelas e um púlpito, bem como as fundações das cozinhas.

O projeto de arquitetura que requalificou e adaptou o Laboratório Chimico à função museológica foi reconhecido com a atribuição dos prémios de arquitetura Diogo de Castilho em 2007 e ENOR em 2009.

O Museu da Ciência inaugurou a sua primeira fase em 2006, com a requalificação do Laboratório Chimico e a exposição permanente Segredos da Luz e da Matéria, uma mostra interdisciplinar de exemplares das várias coleções científicas da Universidade de Coimbra. Logo em 2008, foi o vencedor do Prémio Micheletti, que distingue o melhor e mais inovador museu europeu do ano em ciência, técnica e indústria.