中國農業科學院作物科學研究所是國家級非營利性科研機構，其前身是1946成立的中央農業實驗所北平農業實驗場。1957經國務院批準，中國農業科學院正式成立，作物育種與栽培研究所是首批建設的五所之壹。1978成立農作物品種資源研究所和原子能利用研究所。
2003年，根據國家科技體制改革的要求，對作物育種與栽培研究所、作物品種資源研究所、原子能利用研究所作物育種研究室進行戰略重組，成立作物科學研究所，重點開展小麥、玉米、大豆、水稻、雜糧等作物的基礎和應用研究。