LIMS实验室系统同其他领域的信息管理系统一样，伴随着计算机硬件、软件和网络技术等的发展而不断推陈出新，从20世纪60年开始，历经起源、发展、商品化三个阶段，LIMS实验室系统的结构也经历了三个主要发展阶段：
 

1）集中式结构
20世界60年代末至80年代的LIMS都属于此类结构。这类LIMS采用IBM大型机或者DEC超小型机为中央主机，星形网络拓扑结构，通过RS232连接多台终端或者通过DEC小型机采集仪器数据。这一时期的LIMS的主要功能有：仪器控制、数据采集和处理、结果的打印和输出。
 

2）两层结构：应用层/数据层
是20世界60年代末至80年代的主流。由于个人计算机和局域网技术的日益普及，基于客户机/服务器分布式架构体系的LIMS应运产生。这个时期的商品以多用户、多任务小型机为主。主要功能能加了系统管理、工作计划安排、数理统计分析、图形软件、状态跟踪、审计、仪器管理等方面的功能，并能与ERP（企业资源计划）软件MRP（制造资源计划）软件集成。
 

3）三层结构：应用层/业务层/数据层
20世纪90年代以来，随着市场竞争的加剧，商业规则常常需要发生更改，应此用户需要对程序代码进行修改并重新编译以符合新的商业需求，但由于业务层（商业规则）反映了实验室及所在企业和机构的实际操作流程和管理需要，在LIMS实验室系统的结构实施过程中往往代价也是较为昂贵的部分-需要消耗大量的人力和物力。与之并行的一个问题是LIMS系统供应商需要对其代码进行修改以体现最新的IT技术。在两层结构中，应用层（技术层）和业务层（商业规则）被编译在一起，不能够分离，上面的两种修改在实际操作中往往很难实现的，这一方面阻止了用户升级到最新技术，从而丧失了跟上IT发展潮流的机会，另一方面也使LIMS丧失了与实际需要相符合的机会。

在这种情况下LIMS实验室系统的结构出现了采用应用层/业务层/数据层完全独立的三层结构的LIMS应用层，亦称为技术层（the technology tier），用于LIMS与操作系统、网络及其他软件工具之间的交互。业务层，亦称为商业规则层（the busssinessrules tier），决定LIMS对不同情形的响应，例如在出报告前进行最终产品的校核和批准等，数据层（the database tier），用于信息的保存。在这种三层结构的LIMS中，每个层面的维护都是独立分离的。