Istniejący w obecnym stanie Zakład Gospodarki Wodnej i Ochrony Wód powstał w wyniku ewolucji Pracowni III – Wodnej, która wchodziła w skład, była jednostką naukową, dawnego, utworzonego w 1961 roku, Zakładu Badań Naukowych Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego (GOP), Polskiej Akademii Nauk (PAN), a następnie Zakładu Ochrony Środowiska Regionów Przemysłowych PAN, w Zabrzu. Pierwszym kierownikiem tej komórki organizacyjnej był prof. dr Jan Paluch.
W tamtych latach w ramach działalności Pracowni III, prowadzono pionierskie badania nad możliwością wykorzystania osadu czynnego do oczyszczania ścieków komunalnych, prowadzono badania jakości płynących wód powierzchniowych oraz zbiorników antropogenicznych Górnego Śląska, co było elementem przedsięwzięcia polegającego na utworzeniu tzw. Leśnego Pasa Ochronnego GOP. Prowadzono badania nad przemianami lotnych kwasów tłuszczowych w procesie oczyszczania ścieków, oraz nad rozkładem DDT pod wpływem ultrafioletu. Prowadzono badania nad usuwaniem fenoli ze ścieków w procesie wysokotemperaturowym.
W latach 1975 – 1985 kierownikiem utworzonego z Pracowni III Zakładu Ochrony Wód, był dr inż. Zbigniew Lewandowski. W tym czasie koncentrowano się nad zagadnieniem możliwości usuwania azotu ze ścieków metodą nitryfikacji i denitryfikacji. Prowadzono również badania nad inhibitowaniem procesów mikrobiologicznych przez metale ciężkie, zasolenie, stężenie substratu.
Od roku 1985 do dnia dzisiejszego, kierownikiem Zakładu Gospodarki Wodnej i Ochrony Wód (obecna nazwa zakładu) w Instytucie Podstaw Inżynierii Środowiska, Polskiej Akademii Nauk (IPIŚ PAN) jest dr hab. inż. Maciej Kostecki, prof. IPIŚ PAN. W tym okresie koncentrowano się nad problemem eutrofizacji antropogenicznych ekosystemów limnicznych w aspekcie rekultywacji. Prowadzono badania nad usuwaniem azotu ze ścieków metodą strąceniową oraz nad inhibicją pracy osadu czynnego jonami chromu. Jako efekt wieloletnich badań, zaprojektowano i wdrożono rekultywację jeziora Pławniowickiego metodą usuwania wód hypolimnionu (Rura Olszewskiego).
W latach 2010-2012 realizowano projekt „Zintegrowany system wspomagający zarządzaniem i ochroną zbiornika zaporowego”, dofinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka (POIG 01.01.02-24-078/09). Projekt realizowano w konsorcjum z Uniwersytetem Śląskim w Katowicach, Politechniką Krakowską i Instytutem Ekologii Terenów Uprzemysłowionych w Katowicach.
Od roku 2016 prowadzone są badania dotyczące analizy ryzyka ekologicznego w oparciu o znajomość zawartości oraz form chemicznych metali i metaloidów w osadach dennych, jak również w osadach ściekowych. Prowadzone są również badania nad optymalizacją procesu sekwencyjnej ekstrakcji tych pierwiastków z różnych próbek środowiskowych. Podjęto także wstępne badania nad występowaniem mikroplastików w środowisku wodnym, w aspekcie jego skażenia tymi substancjami i produktami ich rozkładu. Badania te mają na celu opracowanie metod analitycznych służących oznaczaniu wybranych substancji wskaźnikowych do wykrywania tworzyw sztucznych w środowisku wodnym.
W latach 2007-2022 zespół Zakładu Gospodarki Wodnej i Ochrony Wód pozyskał 4 projekty badawcze finansowane przez Narodowe Centrum Nauki oraz Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Ponadto zespół był również współwykonawcą 1 projektu współfinansowanego przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego.
