Pertencente a Divisão de Geofísica Espacial do INPE, o Laboratório de Ozônio foi criado em 1985 e teve inicialmente como principal objetivo o estudo da Camada de Ozônio localizado na estratosfera e da radiação ultravioleta. Para estes estudos, o Laboratório utiliza  uma rede de instrumentos de superfície formada por espectrofotômetros, radiômetros e biômetros.  São utilizados dois tipos de espectrofotômetros:  o do tipo Dobson, que só mede ozônio e o mais moderno, o Brewer, que mede a coluna total de ozônio (O₃), de dióxido de nitrogênio ( NO₂), dióxido de enxofre ( SO₂) e a radiação ultravioleta. Para as medidas da radiação ultravioleta também são usados radiômetros do tipo GUV e Biômetros. 

No momento, o Laboratório opera dois instrumentos Dobson, seis instrumentos Brewer em diferentes estações de medidas.  Natal (RN) e Cachoeira Paulista (SP) operam continuamente com o Dobson, o Brewer e o radiômetro GUV . As estações de Cuiabá  (MT), La Paz  (Bolivia) operam apenas com o Brewer e  na Estação Antártica Comandante Ferraz o radiômetro GUV, que opera continuamente e um espectrofotômetro Brewer,  que opera no período  de julho a março.  Além dos instrumentos de superfície,  o Laboratório realiza com freqüência lançamentos de balões meteorológicos equipados com sondas de ozônio que fornecem o perfil do ozônio desde a superfície até cerca de 35 km de altura. Um programa de medidas usando esta técnica está em operação em Natal, RN, desde 1978 em cooperação com a NASA, cujo objetivo é o monitoramento da camada de ozônio na região equatorial, a principal região formadora do ozônio estratosférico, o que permite avaliar a evolução da camada em longos períodos e os efeitos das emissões antropogênicas na camada. O Laboratório também realiza campanhas especiais de campo, especialmente na região Amazônica, para estudar efeitos das queimadas locais na atmosfera e  na região Antártica e no sul do Chile, para o estudo da Camada de Ozônio, com maior ênfase durante o período de formação do Buraco Camada de Ozônio que ocorre todo ano entre os meses de setembro e outubro.

Um segundo tema do Laboratório de Ozônio é o estudo dos Gases do Efeito Estufa: gás carbônico(CO₂), metano(CH₄), óxido nitroso(N₂O), monóxido de carbono (CO) e os clorofluorcarbonetos (CFCs)11 e 12. O estudo destes gases envolve a caracterização das fontes, tais como queimadas na região amazônica,  na região do cerrado, áreas alagadas como o Pantanal Mato-grossense. O laboratório também realiza medidas do ozônio troposférico, um potente oxidante e potencial agente tóxico em altas concentrações na baixa troposfera e relacionado com a poluição urbana. Os estudos dos efeitos de queimadas e da poluição do ar são realizados a partir de medidas locais, ou através da utilização dos equipamentos embarcados em aeronaves. A partir destas medidas procura-se avaliar os seus efeitos na fotoquímica atmosférica e na qualidade do ar, em especial na média e baixa troposfera. Em Natal são realizadas coletas sistemáticas dos gases do Efeito Estufa para obtenção de concentrações de fundo (background) utilizadas nas avaliações das emissões antropogenicas.

O Laboratório de Ozônio desenvolve cooperação com as seguintes instituições:  Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG/USP),  Universidade Federal de Santa Maria (RS),  com  a Universidad de Magallanes em Punta Arenas, Chile, Universidad San Andrés, La Paz, Bolívia, Universidade Federal do Mato Grosso do Sul (UFMS), Universidade do Vale do Paraíba (UNIVAP), abrangendo um grande leque de projetos e programas, onde são freqüentemente realizadas campanhas especiais com a instalação de equipamentos do laboratório para estudos em cooperação. 

Cada bandeiras do Laboratório de Ozônio, identifica a localização das Estações de Medidas.