Sanofi ble opprinnelig grunnlagt i 1973 som et datterselskap av Elf Aquitaine, i forbindelse med at Elf Aquitaine overtok det farmasøytiske selskapet Labaz. I 1994 overtok Sanofi deler av virksomheten til det amerikanske selskapet Sterling-Winthrop. I 1999 fusjonerte Sanofi med Synthélabo, og ble Sanofi-Synthélabo. Synthélabo ble grunnlagt i 1970 da Laboratoires Dausse (grunnlagt 1834) og Laboratoires Robert & Carrière (grunnlagt 1899) fusjonerte, og L'Oréal hadde aksjemajoriteten fra 1973. I 2004 fusjonerte Sanofi-Synthélabo med det franske selskapet Aventis, som hadde blitt dannet i 1999 og som bestod av de tidligere franske, tyske og amerikanske firmaene Rhône-Poulenc, Hoechst, Cassella, Roussel Uclaf og Marion Merrell Dow. Selskapet het Sanofi-Aventis fra 2004 til 2011, og skiftet deretter navn til Sanofi. Sanofis største aksjonær er L'Oréal med 8,93 %.