اولین اطلاعات سم‌شناسی مربوط به انسان‌های اولیه است به گونه‌ای که برای شکار، قتل و ترور از سم حیوانات و عصارهٔ گیاهان استفاده می‌کردند. ابرس پاپیروس (به انگلیسی: Ebers Papyrus) (حدود ۱۵۵۰ سال پیش از میلاد) اطلاعاتی دربارهٔ بعضی از سموم شناخته‌شده جمع‌آوری کرده بود؛ این سموم، شامل شوکران (سم کشنده یونانی‌ها)، ریشهٔ تاج الملوک (سم نیزه چینی‌ها)، تریاک (که هم به عنوان سم و هم پادزهر استفاده می‌شد) و بعضی از فلزات مانند سرب، مس و آنتیموان می‌شدند. دسقیروطوس (به انگلیسی: Dioscorides) پزشک یونانی در زمان امپراتوری روم اولین تلاش را برای دسته‌بندی سموم انجام داد که در آن به تشریح این سموم پرداخت؛ گر چه این تقسیم‌بندی، تنها تا قرن ۱۶ میلادی به‌عنوان یک معیار به حساب می‌آمد، هنوز هم آن را به‌عنوان یک ملاک خوب برای تقسیم‌بندی سموم می‌دانند. بقراط (حدود ۴۰۰ سال پیش از میلاد) بعضی از سموم و اصول سم‌شناسی را برای درمان بیماری‌ها مورد استفاده قرار داد. شناخته‌شده‌ترین شخصی که از سم برای کشتنش استفاده شده سقراط (۴۷۰–۳۹۹ قبل از میلاد) است.

سم‌شناسی تجزیه ای روش تشخیص، شناسایی و اندازه‌گیری ترکیبات خارجی در نمونه‌های بیولوژیک و محیط (به‌وسیله انتقال نمونهٔ محیطی به آزمایشگاه سم‌شناسی) است. روش تجزیه‌ای برای تحلیل و ارزیابی طیف بسیار گسترده‌ای از ترکیبات شیمیایی از قبیل مواد شیمیایی صنعتی مختلف، آفت‌کش‌ها، مواد دارویی، مواد مخدر و مواد سمی طبیعی… کاربرد دارد. یکی از تکنیک‌های کاربردی در این شاخه از سم‌شناسی می‌توان به تکنیک‌های طیف‌سنجی مانند طیف‌سنجی UV-Vis و جذب و نشر اتمی نام برد. از دستگاه‌های جداسازی نیز-که به‌عنوان روش‌های استاندارد برای برخی از مواد استفاده می‌شود-می‌توان به کروماتوگرافی گازی یا مایع با عملکرد بالا (HPLC) اشاره نمود.

سم‌شناسی تجزیه‌ای می‌تواند در تشخیص، مدیریت، پیش‌آگهی و پیشگیری از مسمومیت کمک کند. آزمایشگاه سم‌شناسی تجزیه‌ای می‌تواند طیف وسیعی از میزان تماس و استفاده از مواد شیمیایی را آنالیز نماید (مثل حوادث شیمیایی، نظارت بر دارودرمانی، تجزیه و تحلیل پزشکی قانونی و نظارت بر مواد مخدر)؛ همچنین در تعیین خواص فارماکوکینتیک و تاکسیکوکینتیک مواد دارویی یا اثربخشی درمان جدید نقش دارد

متخصصان سم‌شناسی با انجام آزمایش‌های گوناگون سعی در تعیین اثرات مواد سمی بر روی انسان و سایر موجودات زنده دارند. آزمایش‌های تحقیقاتی سلولی (ملکولی) و بیوشیمی سم‌شناسی به‌منظور بررسی مکانیسم اثرات مواد سمی و نیز اثرات حاصل از آن‌ها بر روی سیستم عصبی (ایمنی)... صورت می‌گیرد. آزمایش‌ها در این زمینه اکثراً بر روی موجودات آزمایشگاهی صورت می‌گیرد؛^[۴] به همین دلیل، متخصصان، مقدار مشخصی از یک مادهٔ سمی را از طریق خوراکی، استنشاق یا پوست، وارد بدن موجود زنده می‌کنند و سپس به بررسی اثرات زیان‌آور ناشی از آن بر روی بدن موجود زنده می‌پردازند و از این راه، سعی در تعمیم اثرات این مواد بر انسان دارند؛ البته این مورد، یکی از موارد دستیابی به اطلاعات سم‌شناسی است