Лаборатория основана в 1964 г., как сектор теоретических исследований, под руководством Н.И. Осипова. В 1967 г. сектор возглавил Г.Ф.Крымский. В 1967 г. сектор преобразован в теоретический отдел. В 1987 г. заведующим отделом избран Е.Г.Бережко. В 1993 г. отдел преобразован в лабораторию теории космической плазмы. С 1993 г. заведующий лабораторией – С.И.Петухов.

Направления исследований:

• процессы распространения и ускорения космических лучей в Галактике
• теория генерации солнечных космических лучей ударными волнами в атмосфере Cолнца и распространение в гелиосфере
• динамика интенсивности галактических космических  лучей высокой энергии на переходных режимах солнечного ветра различных  масштабов
• изучение свойств крупномастабных возмущений солнечного ветра и их влияние на протекание геомагнитных процессов