Apie tai, kad Lietuvoje per mažai profsąjunginių organizacijų, ginančių darbuotojų socialines, ekonomines ir darbo teises, pradėta viešai daugiau kalbėti Lietuvai įstojus į Europos Sąjungą. Mokslo darbuotojai apie tai pradėjo svarstyti po to, kai paaiškėjo, kad egzistuojanti Lietuvos mokslininkų sąjunga (LMS), deja, nesiruošia užsiimti darbuotojų socialiniais, ekonominiais ir darbo klausimais, tačiau sutiko, kad atskiri LMS skyriai gali registruotis ir veikti kaip profesinės sąjungos. Geomokslų bendruomenėje šios veiklos įteisinimas subrendo 2002 metais sujungus atskirus valstybinius Geologijos ir Geografijos institutus į vieną valstybinį Geologijos ir geografijos institutą (toliau GGI). Žinoma, kolegų tarpe būta skeptiškų nuomonių apie profsąjungos įkūrimą, priekaištaujant, neva, dėl nostalgijos sovietinėms tradicijoms.
Bet kuriuo atveju reikšminga diena tapo 2004 m. balandžio 15-oji, kada naujojo valstybinio instituto darbuotojų dalis įsteigė GGI profesinę sąjungą. Susirinkimas patvirtino parengtų profsąjungos įstatų projektą bei išrinko šešių asmenų valdybą. Pirmininku buvo išrinktas V. Baltrūnas, pavaduotoju A. Galkus, sekretore ir buhaltere V. Šeirienė. 2004-05-11 profesinė sąjunga buvo įregistruota viešajame juridinių asmenų registre. Tuo būdu, buvo įteisinta GGI profsąjunga, ginanti instituto mokslininkų ir kitų darbuotojų darbo, ekonomines ir socialines teises bei interesus. Nedelsiant profsąjungos valdyba delegavo valdybos narius atstovauti profsąjungą ir instituto kolektyvą rengiant kolektyvinę sutartį. 2005-03-29 visuotiniame GGI darbuotojų susirinkime absoliučia balsų dauguma ši kolektyvinė sutartis buvo patvirtinta. Tai svarbus faktas, liudijantis apie pradėtą naują kolektyvo gyvenimo etapą.
2010 metais, sujungus Botanikos, Ekologijos bei Geologijos ir geografijos institutus kamieninių padalinių teisėmis į vieną Gamtos tyrimų centrą, taip pat iškilo vienos profsąjungos būtinumas. Tad, visų trijų institutų atstovams susirinkus GGI aktų salėje (T. Ševčenkos g., 13) buvo nutarta tokią profsąjungą turėti, pakeičiant pavadinimą. Deja, perregistravimas užsitęsė, ir visą laikotarpį iki 2017 m. GTC darbuotojus atstovavo GGI profsąjunga. Tuo metu profsąjungai vadovavo A. Galkus, G. Kulvičienė, V. Šeirienė.
2017 m. rugsėjo mėn. visuotiniame profsąjungos narių susirinkime tuometinė pirmininkė J. Jankauskienė iškėlė iniciatyvą pakeisti profsąjungos pavadinimą, taigi netrukus organizacija buvo perregistruota Gamtos tyrimų centro profesinės sąjungos vardu, patvirtinti jos įstatai. Tais pačiais metais GTC profsąjunga įgijo Darbo tarybos įgaliojimus.
Nuo 2018 m. organizacijai vadovavo S. Stakėnas, vėliau jo pareigas ėjo pavaduotoja V. Šeirienė. Pandemijos laikotarpiu profsąjungos veikla buvo prislopusi, tačiau jai pasibaigus, 2022-02-01 buvo suorganizuotas visuotinis narių susirinkimas, išrinkta nauja valdyba, kuri su nauja energija pradėjo veiklą.