内陆河流域生态水文实验室源于1950年代原冰川冻土研究所水文研究室和沙漠所水土资源研究室的基础。1999年冰川、沙漠、高原大气三所整合后,于2003年成立寒旱所“内陆河流域水文与应用生态重点实验室”试运行,2006年成为所级重点实验室。2008年评估通过进入中国科学院重点实验室行列。三所整合以来,实验室结合国家内陆河水与生态方面的需求新建和完善了流域野外观测试验站网,加强了室内分析测试能力建设,注重了新学科增长点的培育,立足流域生态水文科学前沿,寻求国家西部水-生态问题解决方案。在国内率先开展了生态水文学、生态经济学和流域科学研究,完成了多项国家、部委和地方项目。