"Ustawa o ochronie i kształtowaniu środowiska" z 1980 r. powołała jednoinstancyjną państwową inspekcję, która podlegała ministrowi ochrony środowiska. Stojący na czele PIOŚ Główny Inspektor Ochrony Środowiska kierował dziewięcioma Zespołami Terenowymi: w Katowicach, Kielcach, Koszalinie, Krakowie, Lublinie, Olsztynie, Poznaniu, Warszawie i Wrocławiu oraz dwoma zespołami o zasięgu ogólnokrajowym; Zespołem Przeciwdziałania Nadzwyczajnym Zagrożeniom Środowiska w Gdańsku i Zespołem Kontroli i Ocen Środowiska w Warszawie. PIOŚ nie posiadała zaplecza laboratoryjnego.

Przed powołaniem Państwowej Inspekcji Ochrony Środowiska kontrolą przestrzegania ekologicznego prawa w Polsce zajmowały się: Wydziały ds. Ochrony Środowiska Urzędów Wojewódzkich, Ośrodki Badania i Kontroli Środowiska oraz Pracownie Badań i Kontroli Środowiska.
Po wejściu w życie "Ustawy o Państwowej Inspekcji Ochrony Środowiska" - w 1991 r. - nastąpiło połączenie kadr, mienia i zaplecza technicznego jednostek organizacyjnych PIOŚ i Ośrodków Badań i Kontroli Środowiska. Powstała jednolita, dwuinstancyjna instytucja ds. kontroli i badania stanu środowiska, podległa ministrowi właściwemu ds. środowiska. Realizacja ustawowych zadań inspekcji należała do Głównego Inspektora Ochrony Środowiska wypełniającego swoje zadania przy pomocy Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska i 49 wojewódzkich inspektorów ochrony środowiska, którzy działali przy pomocy wojewódzkich inspektoratów. Plan działania, budżet i realizację zadań całej inspekcji nadzorował Główny Inspektor Ochrony Środowiska. W latach dziewięćdziesiątych ujednolicono we wszystkich województwach zasady prowadzenia kontroli oraz opracowano i wdrożono jednolite metodyki pomiarowe. W tym czasie rozwinięty został potencjał laboratoryjny wojewódzkich inspektoratów, umożliwiający badanie stanu środowiska i wiarygodną kontrolę przestrzegania ekologicznego prawa. Opracowano także zasady funkcjonowania Państwowego Monitoringu Środowiska i podjęto program działań mających na celu przeciwdziałanie nadzwyczajnym zagrożeniom środowiska. Stworzono też system kontroli trnasgranicznego przemieszczania odpadów.