En 1912 se crea en Cuatro Vientos el “Centro de Reconocimiento de Pilotos”, que en 1926 pasaría a denominarse “Laboratorio de Reconocimientos”, dirigido por el comandante médico Puig Quero. Es la primera referencia histórica de la inquietud por la medicina aeronáutica en nuestro país.
El 7 de octubre de 1939, se crea como tal el Ejército del Aire con sus armas, cuerpos y servicios, y el 15 de diciembre de 1939 se establecen las misiones específicas del Cuerpo de Sanidad del Ejército del Aire. Entre otras, se le asignan las siguientes:
Las misiones reseñadas obligan a la creación de un centro específico que las pueda asumir y desarrollar y el 23 de febrero de 1940 se crean los Institutos de Medicina Aeronáutica de Madrid y Sevilla y se fijan sus misiones:
En 1942 el citado instituto de Medicina Aeronáutica desaparece creándose el “Centro de Investigación de Medicina Aeronáutica” que se ubica en la Ciudad Universitaria unido al Pabellón de Fisiología de la Facultad de Medicina, siendo su primer director el coronel Julio Atienza Crespo. El XI Congreso Internacional de Medicina Aeronáutica y del Espacio se celebra en Madrid el 8 al 12 de octubre de 1962. Con él la Medicina Aeronáutica española recibe el reconocimiento internacional con 30 naciones representadas y un centenar de comunicaciones presentadas.
En 1974 el CIMA cambia de ubicación, abandonando los sótanos de la Cátedra de Fisiología General de la Ciudad Universitaria, para instalarse dentro del recinto del Hospital del Aire en la calle Arturo Soria. Las nuevas instalaciones son perfectamente dotadas con equipamiento actualizado, que se completa seis años después con la adquisición de una nueva cámara de baja presión y un vertífugo para el entrenamiento vestibular de las tripulaciones e investigación.
En 1980 se cambia la denominación inicial de "Centro de Investigación" por el de "Instrucción" para seguir manteniendo la dependencia del Ejercito del Aire, ya que los Centros de Investigación deberían estar bajo la tutela del Ministerio de Educación y Ciencia, así como sus funciones y misiones.
A finales de los 90 se completa la Unidad de Entrenamiento Fisiológico con la adquisición de una Cámara Hipobárica y un nuevo desorientador espacial (Gyro IPT II).
En los comienzos del nuevo milenio el CIMA pasa a depender del Ministerio de Defensa abandonando su tradicional dependencia del Ejército del Aire.
En 2005 el CIMA es dotado con su instalación más actual, un laboratorio de visión nocturna, capaz de proveer entrenamiento a las tripulaciones en condiciones operativas visuales muy limitadas.
En el año 2013 pasa a depender nuevamente del Ejército del Aire cambiando de ubicación, un año después, al actual asentamiento.
