فعالیت‌های تحقیقاتی در زمینه مسائل آبیاری از سال ۱۳۴۶ در یکی از گروه‌های بخش بررسی‌های خاک و‌آب مؤسسه خاکشناسی و حاصلخیزی خاک آغاز گردید. در سال ۱۳۵۱ پروژه آبیاری قطره‌ای به مؤسسه ارائه شد که تا مدت‌ها فعالیت‌های موسسه و حتی مسائل تغذیه گیاهی را تحت الشعاع خود قرارداد. در سال ۱۳۸۵ با توجه به رویکرد سازمان تدوین یکی از برنامه‌های راهبردی با عنوان تعیین نیاز آبی و برنامه‌ریزی آبیاری محصولات کشاورزی به این بخش واگذار شد. این برنامه در اسفند ماه ۱۳۸۹ توسط وزیر محترم جهاد کشاورزی جهت اجرا به کلیه معاونت‌های وزارت جهاد کشاورزی ابلاغ گردیده است. فعالیت‌های بخش با نگاه حاکمیتی و ملی در راستای اجرایی کردن برنامه راهبردی و همینطور افزایش شتاب در راستای انجام تحقیقات کاربردی و مشتری محور کماکان ادامه دارد.

بخش تحقیقات بیولوژی خاک از سال ۱۳۷۴ فعالیت خود را آغاز کرده است. مهم ترین فعالیت های تحقیقاتی آن در زمینه شناسایی، مدیریت و استفاده از پتانسیل های بیولوژیک خاک برای افزایش عملکرد کمی و کیفی محصولات، افزایش مقاومت گیاهان به تنش های زنده و غیرزنده، کاهش مصرف کودهای شیمیایی، افزایش کارایی کودهای شیمیایی با مصرف همزمان کودهای زیستی و شیمیایی، حفظ سلامت خاک، زیست  پالائی و مساعدت برای توسعه دانش، صنعت و تکنولوژی کودهای زیستی در کشور می  باشد.

بخش تحقیقات اصلاح خاک و مدیریت پایدار اراضی فعالیت خود را از سال ۱۳۴۶ در استان های خوزستان، کرمانشاه، فارس، تهران و اصفهان آغاز و این تحقیقات در بخش بررسی های خاک و آب و بخش تحقیقات حفاظت خاک مؤسسه خاکشناسی و حاصلخیزی خاک متمرکز بود. در سال ۱۳۶۴ متعاقب تغییر نام مؤسسه تحقیقات خاک و آب و با تفکیک بخش بررسی های خاک و آب و بخش تحقیقات حفاظت خاک به بخش های تحقیقاتی مختلف، این بخش با عنوان "بخش تحقیقات اصلاح اراضی و زهکشی" به فعالیت خود ادامه داد و در سال ۱۳۷۶ با عنایت به شرح وظایف و رسالت خود و با واگذاری بخشی از وظایف خود به بخش های تحقیقاتی دیگر و نیز ایجاد وظایف جدید، به بخش"اصلاح خاک و مدیریت پایدار اراضی" تغییر نام داد و از سال ۱۴۰۱ تا کنون با عنوان بخش پایش و بهسازی منابع خاک و آب به فعالیت های خود ادامه می دهد.

بخش تحقیقات حاصلخیزی خاک و تغذیه گیاه از سال ۱۳۳۶ با طرح حاصلخیزی خاک در خوزستان با محوریت مطالعه کودپذیری محصولات مختلف به منظور توسعه و ترویج استفاده از کودهای شیمیایی در کشاورزی آغاز و در سال ۱۳۳۹ با تشکیل اداره کل خاکشناسی و حاصلخیزی خاک مطالعات حاصلخیزی خاک و تغذیه گیاه با همکاری سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد (FAO) به سراسر کشور گسترش یافت. در سال ۱۳۶۴، با تفکیک از بخش بررسی های خاک و آب و با تمرکز بر لحاظ نمودن خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک ها در مطالعات کودپذیری محصولات و توصیه کودی تشکیل شد. از ابتدای دهه ۹۰ شمسی همزمان با ناپایداری در تولید و بروز تنش های محیطی و به منظور جامع نگری در حل مسائل حاصلخیزی خاک و تغذیه گیاه مساله پایداری حاصلخیزی خاک و مدیریت تلفیقی تغذیه گیاه در راس فعالیت های تحقیقاتی بخش تحقیقات شیمی، حاصلخیزی خاک و تغذیه گیاه قرار گرفته است. 

بخش آزمایشگاه ها از سال ۱۳۳۵ با عنوان بخش آزمایشگاه های خاک و آب شروع به کار نمود. در ابتدا وظیفه اصلی این بخش انجام تجزیه‌های فیزیکی و شیمیایی نمونه‌های خاک و‌ آب مرتبط با مطالعات خاکشناسی و ارزیابی اراضی از نظر آبیاری بود. این بخش در سال ۱۳۵۷ به «بخش تحقیقات شیمی خاک و بیولوژی» تغییر نام یافت و فعالیت خود را در زمینه‌های تحقیقاتی شیمی خاک و اصلاح و بهینه سازی روشهای تجزیه شیمیایی خاک گسترش داد. در سال ۱۳۷۶ با تأسیس بخش بیولوژی خاک (۱۳۷۴) این بخش به «بخش آزمایشگاه ها» تغییر نام داد. از سال ۱۳۷۵ و با راه اندازی تدریجی تولید کودهای شیمیایی در داخل کشور بخش آزمایشگاه ها نقش مهمی در کنترل کیفی این کودها داشته و دوشادوش بخش تحقیقات شیمی، حاصلخیزی خاک و تغذیه گیاه و شرکت خدمات حمایتی کشاورزی گامهای مهمی را در زمینه معرفی استانداردهای کودی و روش های تجزیه کود برداشته است.

مطالعات خاکشناسی و طبقه بندی اراضی در ایران عملاً با انجام یک پروژه مطالعاتی در استان خوزستان بوسیله گروه خاکشناسی مستقر در بنگاه مستقل آبیاری وابسته به وزارت کشاورزی وقت در سال ۱۳۳۲ آغاز گردید. در سال ۱۳۴۳ با تشکیل وزارت آب و برق، موسسه خاکشناسی به وزارت کشاورزی منتقل گردید. اولین نقشه‌های خاک و استعداد اراضی کشور نیز با کمک کارشناسان سازمان خواربار جهانی با مقیاس ۰۰۰, ۲۵۰۰ :۱ به صورت رنگی چاپ و به ضمیمه کتاب خاکهای ایران به زبان انگلیسی در سال ۱۹۶۴ میلادی تهیه و منتشر گردید، پس از آن برگردان فارسی کتاب مذکور تهیه و در سال ۱۳۴۹ چاپ گردید. در سال ۱۳۴۵ با ادغام موسسه خاکشناسی و اداره کل حاصلخیزی خاک، موسسه خاکشناسی و حاصلخیزی خاک تشکیل گردید و با تشکیل بخش شناسائی، طبقه بندی و ارزیابی اراضی در موسسه تهیه نقشه های ارزیابی منابع و قابلیت اراضی با مقیاس ۱:۲۵۰۰۰۰ نیز شروع گردید. امروزه این نقشه ها در سطوح استانی بصورت رنگی چاپ و منتشر شده است.

بخش خدمات فنی و تحقیقاتی از تلفیق قسمت خدمات فنی و قسمت طرح های آزمایشی و محاسبات آماری، اداره انتشارات و قسمتی از وظایف بخش آموزش و ترویج بوجود آمد. این بخش فعالیت های خود را از سال ۱۳۴۹ آغاز نمود. فعالیت این بخش در حوزه های مختلفی از جمله واحد انتشارات، کتابخانه و مخزن، امور  اسناد و قراردادها، واحد IT، پورتال، امور ارزیابی و اثربخشی و واحد آموزش و ترویج می باشد.