В настоящем виде кафедра существует с 2009 года. Она образовалась при объединении двух самостоятельно сложившихся кафедр зоологии и физиологии человека и животных. Заведующим кафедрой, с момента ее реорганизации, по настоящее время является Н.Д. Овчаренко.
В 1977 г. из кафедры общей биологии выделилась кафедра зоологии и ботаники, которую возглавил профессор Иван Антонович Костин, прибывший из Алма-Атинского университета. Его научные интересы лежали в области энтомологии. С 1979 по 1984 г. кафедрой ведал кандидат биологических наук, ихтиолог Г.В. Карасев, приехавший в Барнаул из Бурятии. С 1984 г. кафедру приняла ботаник Т.А. Терехина, тогда доцент, кандидат биологических наук. В 1995 г. произошло фактическое разделение кафедры на две: кафедру зоологии и кафедру ботаники. Во главе кафедры зоологии встала к.б.н., доцент Ю.С. Коренкевич. С 2004 по 2009 г. заведование кафедрой зоологии приняла на себя доцент кафедры, к.б.н. Н.Л. Ирисова.
Физиологические науки в АлтГУ ведут свою родословную с 1973 г., когда кафедру «Общей биологии» возглавлял физиолог, д.м.н., проф. Ю.Н. Иванов, в 1975–76 гг. на кафедру пришли к.м.н., доц. В.Д. Киселев (Барнаул, АГМУ), к.б.н. А.В. Ким, (Алма-Ата, КазГУ), к.б.н. Ю.С. Кочетков (Томск, СГМИ), асс. О.И. Федорова (Новосибирск, НГУ). Научный старт физиологов – проведение на базе АлтГУ Всесоюзной научной конференции «Взаимодействие дыхания, кровообращения и эритрона» (1978 г.). Вскоре после конференции заведующим кафедрой был назначен доц. В.Д. Киселев (1979 г.), который впоследствии возглавил кафедру физиологии и биохимии (1980 г). В 1987 г. кафедра физиологии и биохимии была разделена на кафедры биохимии (зав. – д.м.н., проф. В.П. Васильев) и физиологии человека и животных (зав. – д.м.н., проф. В.Д. Киселев). В 2009 г. кафедра была объединена с кафедрой зоологии.
Киселев Владимир Дмитриевич читал лекционные курсы по анатомии человека, физиологии человека и животных, биофизике, физиологии трудовых процессов и спецкурсы по физиологии кровообращения, биокибернетике, психофизиологии, патопсихологии, психогенетике, эволюционной психологии. Был членом Головного совета по биологии Минвуза РСФСР, входил в состав редакционной комиссии по подготовке программы курса «Физиология человека и животных». В 1982 г. принимал участие в проведении II Всесоюзной (VII Всероссийской) школы по преподаванию физиологии в университетах страны на базе АлтГУ. С 1983 г. В.Д. Киселев руководил подготовкой диссертантов. Под его руководством защищены 12 кандидатских диссертаций, являлся научным консультантом 1 докторской диссертации.
Возглавляемое им с 1987 г. научное направление «Возрастная физиология. Гемодинамические, биоритмологические и иммунологические аспекты» легло в основу программ «Здоровье человека, развитие психофизиологического и валеологического направлений».
В.Д. Киселев являлся ответственным редактором двух сборников трудов по возрастной прикладной и экологической физиологии (1992, 1996).
В течение 1996–1997 гг. руководил исследованием по гранту «Экспериментальное исследование генеза отдельных элементов сфигмограммы на основе комплексной аналого-цифровой модели». Являлся соавтором монографии «Взаимодействие давления и потока в регуляции диаметра крупных артериальных сосудов» (2003 г.).
В 2008 г. входил в состав оргкомитета VI съезда Физиологов Сибири (Барнаул). В 2007–2010 гг. возглавлял исследования по теме «Световая компьютерная томография тела человека».