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Le LPMO en 1962
Le professeur A. Kastler (prix Nobel de Physique) et le professeur J. Uebersfeld (professeur à Paris VI-Jussieu) ont créé le laboratoire de l'Horloge Atomique à Besançon en 1958. Ce laboratoire était alors hébergé par l'Université de Franche-Comté, rue Mégevand, dans le centre ville de Besançon. En 1962, les membres du laboratoire se sont installés au 32 avenue de l'Observatoire, sur le campus de la Bouloie.
En 1974, le laboratoire a changé de nom pour devenir le Laboratoire de Physique et de Métrologie des Oscillateurs (LPMO), unité propre de recherche du CNRS. En 1997, de nouveaux bâtiments ont été construits en extension du bâtiment original, ce qui a permis au LPMO d'accueillir une antenne du CNRS et la direction de l'Institut des Microtechniques de Franche-Comté (IMFC).
Jean Uebersfeld a dirigé le laboratoire de 1958 à 1977. Jean-Jacques Gagnepain lui a succédé en 1978. Daniel Hauden a assuré la direction du LPMO depuis 1991 jusqu'à la création de l'Institut FEMTO-ST le 1er janvier 2004. A cette date, le laboratoire est devenu un département de l'Institut FEMTO-ST (Unité Mixte de Recherche UMR 6174). Bernard Cretin a dirigé le département de janvier 2004 à décembre 2005, puis Vincent Laude de janvier 2006 à décembre 2007.
Sous la direction de J. Uebersfeld, les recherches du LPMO ont été à l'origine axées sur la conception et la fabrication des horloges ultra stables, pour des applications à la métrologie du temps et des fréquences. Avec l'apparition des oscillateurs utilisant des résonateurs à ondes acoustiques de surface, le laboratoire a enrichi ses thématiques vers les microtechniques, sous l'impulsion de J.-J. Gagnepain. Parallèlement à la création de l'Institut des Microtechniques de Franche-Comté (IMFC), les microsystèmes et la micro-instrumentation se sont développés à partir des années 1990. A partir de 1996, le LPMX, laboratoire commun CNRS-industrie avec la société Temex (ex-Thales Microsonics), a conduit à un développement des activités en acoustique.
Début 2008, les équipes de recherche du LPMO ont participé à la création de deux nouveaux départements de recherche de FEMTO-ST, Temps-Fréquence (TF) et Micro Nano Sciences & Systèmes (MN2S).