O Instituto Médico Legal foi fundado em 1885, como Serviço Médico Policial da Capital. Ele era composto por dois médicos e seu regulamento foi estabelecido em 7 de abril de 1886 pela Lei nº 18. O IML é o orgão técnico mais antigo da Polícia.
Em 1892, o então presidente do Estado (cargo que corresponde hoje ao governador do Estado) Bernardino de Campos baixou o Decreto 121, que alterou algumas atribuições da Repartição Central de Polícia. No âmbito da perícia médico-legal, o serviço clínico em presos que adoecessem na Cadeia Pública passou a ser obrigatório.
Em 1906, a instituição, que já havia mudado seu nome para Seção Médica da Polícia dez anos antes, passou a ser chamada de Gabinete Médico-Legal, com suas atribuições definidas de uma forma mais segura e precisa.
O número de médicos legistas do Gabinete, que era 4, dobrou em 1924, quando foi criado um pequeno serviço de expediente e um arquivo do órgão. Cinco anos depois, o governo do Estado passou a se preocupar com a melhoria do serviço médico-legal. O então diretor do Gabinete, José Libero, elaborou um novo projeto, que começou a ser posto em prática em 1933.
O Decreto nº 6118 do interventor federal (na época, o presidente Getúlio Vargas indicava os interventores nos estados, que não tinham governadores) Armando de Salles Oliveira reorganizou o Serviço Médico-Legal, criando também o Conselho Médico-Legal, com o intuito de fornecer bases técnicas em Medicina Legal para o julgamento de causas criminais.
Ficaram reunidos no mesmo órgão o Gabinete Médico-Legal, os Laboratórios de Toxicologia e de Anatomia Patológica e Microscopia e os Postos Médicos-Legais do Interior, que na época eram 13.
Em 1958, o Gabinete Médico-Legal mudou para um amplo e moderno edifício, especialmente construído para a instituição, na Rua Teodoro Sampaio, 151. Hoje, o prédio é a sede do IML – Centro. Um ano depois, o Serviço passou a ser finalmente chamado de Instituto Médico Legal.
A mais conhecida das funções do IML é a necropsia, vulgarmente chamada de autópsia, que é o exame do indivíduo após sua morte. Porém, este tipo de exame constitui apenas 30% do movimento do Instituto. A maior parte do atendimento (70%) é dada a indivíduos vivos, pessoas que foram vítimas de acidentes de trânsito, agressões, acidentes de trabalho etc.
O IML, assim como o Instituto de Criminalística, é estruturado por núcleos de perícia na Grande São Paulo e no Interior. Além disso, o Instituto também conta com núcleos que realizam perícias especializadas (Clínica Médica, Tanatologia Forense, Radiologia, Odontologia Legal) e aqueles responsáveis por exames, análises e pesquisas (Anatomia Patológica, Toxicologia Forense e Antropologia). Todos estão sediados na Capital, junto à sede do IML.