Из библиотеки попадаем в мемориальную химическую лабораторию XIX века, которую красочно описал В.В.Марковников в своих воспоминаниях о Бутлерове - сводчатый потолок, два химических стола на четыре рабочих места, три вытяжных шкафа. Именно здесь создавалась слава казанской химической школы - открывались новые химические реакции и получались новые вещества. В воспоминаниях питомцев казанской химической школы о своих учителях - Зинине, Бутлерове, Зайцеве - очень много общего.

Вот, например, воспоминания В.В.Марковникова об атмосфере, которая царила в лаборатории при Бутлерове: "Здесь он являлся не только добрым и хорошим учителем, который всегда готов был выслушать вопрос и дать ответ каждому из практикантов, но он был как бы товарищем всех работающих. Он не прочь был выслушать или сам рассказать какой-нибудь анекдот, и его искренний звонкий смех покрывал всех остальных. Услышит, бывало, он студента, напевающего тихонько какой-нибудь романс, следя за фракционированной перегонкой, и сейчас же с другого конца лаборатории начинает подпевать своим несколько сиплым тенором. Словом, работая в лаборатории, мы чувствовали себя, как дома, совершенно свободными, но прирождённый А.М. такт невольно передавался всем окружающим, и чувство свободы и непринуждённости никогда не переходило границы. В его лаборатории не было места панибратству и вульгарности, а работы каждого шли также своим чередом, хотя в лаборатории царило веселье".

Здесь в первоначальном виде полностью сохранен один из вытяжных шкафов: в нем под поверхностью настоящая печная топка с чугунной изразцовой дверцей и поддувалом, в стене дымоход с двумя заглушками - так в прошлом при отсутствии электрической приточно-вытяжной вентиляции создавали естественную вентиляцию в лаборатории. Ночью служитель топил дровами топку, к утру в ней скапливалось много тлеющих углей, поверхность шкафа оставалась весь день теплой и теплый воздух, поднимаясь наверх, уносил в дымоходы запахи. В музее демонстрируется фотография с изображением студентов, работающих у этого шкафа.

На протяжении всей истории в этой лаборатории проводили исследования ученые и студенты.

В годы Великой Отечественной войны старая химическая лаборатория работала на Победу. Тогда НИХИ им.Бутлерова был временно закрыт, а его сотрудники вошли в состав разместившегося здесь эвакуированного из Москвы института органической химии АН СССР. Именно в этой исторической лаборатории "химические внуки" Марковникова в 1942 году создали уникальный универсальный карбинольный клей, нашедший широкое применение для ремонта боевой техники не только на заводах, но и в полевых условиях.

Здесь же была разработана рецептура "Бальзама Шостаковского" для лечения ожогов. Средство прошло боевое крещение на полях войны.

В военные годы в институте органической химии была создана лаборатория высокомолекулярных соединений, которой заведовал Б.А.Арбузов. В ней работали над поиском присадок, способных увеличить морозостойкость синтетического каучука, который использовался в производстве шин для военной техники. Сохранились рукописные отчеты по этой теме Б.А.Арбузова и его сотрудников.