Es el órgano científico-técnico del Instituto de Salud Carlos III, especializado en los aspectos sanitarios derivados de la contaminación medioambiental. Fue creado mediante RD 252/1974 y posteriormente, adscrito al Instituto de Salud Carlos III.
El CNSA contribuye a la protección de la salud de la población española evaluando la exposición de la misma a la contaminación medioambiental. Los laboratorios del CNSA funcionan bajo un sistema de calidad y están acreditados como laboratorios de ensayo acreditados por la Entidad Nacional de Acreditación (ENAC) con acreditación Nº 223/LE460 para 128 ensayos.
Alberga al Laboratorio Nacional de Referencia (LNR) de Calidad del Aire dando trazabilidad y asegurando la calidad de las mediciones de las redes nacionales de calidad del aire. Además, es el laboratorio designado por el Centro Español de Metrología (CEM) como depositario del Patrón Nacional de Ozono, proporcionando trazabilidad a las mediciones de ozono de las redes de las CCAA y de los laboratorios de calibración acreditados. También es el laboratorio autorizado por el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN), para Dosimetría Personal externa en instalaciones radiactivas.
Además del control de la contaminación en los diferentes compartimentos ambientales, el CNSA realiza la evaluación de la contaminación interna, es decir, el análisis de contaminantes químicos y/o sus metabolitos en muestras humanas. Esta evaluación que se lleva a cabo mediante los estudios de biomonitorización humana, herramienta de gran utilidad en salud pública pues representa la forma más certera de determinar la exposición a contaminantes ambientales del individuo, de forma integrada.
El CNSA coordina las actuaciones de Biomonitorización Humana en España para Europa a través de la iniciativa HBM4EU, auspiciada por el programa H2020 y es Laboratorio de Referencia de la Organización Mundial de la Salud (OMS) para las determinaciones de mercurio en pelo y de cadmio en orina.