اولین کمیته حفاظت آب و خاک در ایران، در سال ۱۳۳۷ به دستور وزیر کشاورزی وقت با عضویت کارشناسان ایرانی و دو تن از متخصصان سازمان خوار و بار و کشاورزی سازمان ملل (FAO) مأمور به خدمت در ایران تشکیل شد. از تصمیمات اولیه این کمیته انجام بررسی‌ها و آزمایشاتی در زمینه نحوه مبارزه و جلوگیری از فرسایش بادی و آبی در کشور بود.
از سال ۱۳۴۵ با شروع احداث بندهای ذخیره‌ای و بهره‌برداری از آن‌ها، موضوع فرسایش خاک در سطح حوزه‌های آبخیز مورد توجه قرار گرفت و افزایش تصاعدی رسوبات وارده به دریاچه سدها که از گنجایش مفید آن‌ها می‌کاست، سبب توجه زیاد به زیان‌های ناشی از پر شدن زودرس سدهای کشور شد. به دنبال آگاهی از میزان رسوبات وارده به دریاچه سدها، برای اولین بار در شهریور ۱۳۵۲ اقدام به تشکیل یک کمیته هماهنگی رسوبسنجی در دفتر حفاظت خاک و آبخیزداری شد که اعضای آن، نمایندگانی از دفتر مذکور، سازمان هواشناسی، سازمان حفاظت محیط زیست، اداره کل آب‌های سطحی وزارت نیرو و مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع بودند.
از اقدامات این کمیته، راه‌اندازی تعدادی ایستگاه رسوبسنجی در رودخانه‌های منتهی به سدهای ساخته شده در کشور تا آن زمان بود. پیامد حرکتی که تنها به منظور جلوگیری از انباشته شدن رسوبات در مخازن سدها آغازشد، ایجاد مراکز آبخیزداری در حوزه سدهای احداث شده آن روز بود که متأسفانه عملیات آبخیزداری بدون پشتوانه نتایج بررسی‌ها و تحقیقات محلی و تنها بر پایه توصیه‌ها و پیشنهادات کارشناسان ایرانی و مشاورین خارجی و با تکیه بر دانش علمی آن روز صورت می‌گرفت.
اگرچه دفتر فنی حفاظت خاک و آبخیزداری، برنامه‌ریزی‌هایی را برای ترغیب نیروی متخصص و همچنین، ترجمه و انتشار دستورالعمل‌های فنی در این رابطه نموده بود، ولی تحقیقات آبخیزداری، علیرغم وجود بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری هنوز به جایگاه واقعی خود نرسیده بود. نخستین اقدامات تحقیقاتی که در این زمینه صورت گرفت، چندین بررسی در پلات‌های آزمایشی در حوزه سد لتیان و تأسیس ایستگاه تحقیقاتی سیراچال در آبخیز سد کرج بود که به‌‌منظور اندازه‌گیری ضریب رواناب، میزان فرسایش سطحی خاک، جنگل‌کاری دیم و اجرای عملیات حفاظت خاک و آب و همچنین، به منظور جلوگیری از لغزش خاک و یا ایجاد فضای سبز در سطح دو حوزه آبخیز بود. شایان ذکر است که بیشتر فعالیت‌های تحقیقاتی این بخش، صرف بررسی‌های مربوط به تثبیت ماسه‌های روان و احیاء ماسه‌زارها و مناطق بیابانی شد. پس از پیروزی انقلاب اسلامی و فراهم شدن امکانات برای تحقیقات کاربردی در کشور، شبکه‌های بررسی مربوط به بهره‌برداری از رواناب‌ها و سیلاب‌ها در امر زراعت سیلابی، احیاء مراتع و ایجاد جنگل‌های دست کاشت وارد مرحله تازه‌ای شد.
تفکیک وظایف وزارت‌خانه‌های کشاورزی و جهاد سازندگی و توجه مسئولین وزارت جهاد سازندگی به اهمیت حفاظت آب و خاک و اعتقاد عمیق کارگزاران آن، بر ریشه‌ای بودن تحقیق به عنوان زیربنای کارهای اجرایی سبب توجه خاص به تحقیقات حفاظت خاک وآبخیزداری شد. پیامد این تفکر، تشکیل مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری بود که با ادغام بخش مربوطه در مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع و مرکز تحقیقات آب جهاد سازندگی با تجارب بسیار مفید، از سال ۱۳۷۲ آغاز به‌کار نمود.
پس از بررسی و تایید توانمندیهای این مرکز توسط کارشناسان شورای عالی گسترش دانشگاهها، وزیر علوم، تحقیقات و فناوری طی نامه ۳۴۲۵/۲۲ مورخ ۰۸/۱۰/۱۳۷۸ به وزیر وقت جهاد سازندگی با ارتقای آن به پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری در قالب سه گروه پژوهشی مهندسی حفاظت خاک و آبخیزداری، مهندسی هیدرولوژی و توسعه منابع آب و مهندسی رودخانه و سواحل موافقت قطعی به عمل آورد. متعاقبا وزیر علوم، تحقیقات و فناوری طی نامه ۶۶۹/۲۲ مورخ ۱۰/۰۲/۱۳۸۰ اساسنامه مصوب پژوهشکده را به وزیر جهاد کشاورزی جهت اجرا ابلاغ نمود. در تاریخ ۲۲/۴/۱۳۹۰ در جلسه ششم هیئت امنای پژوهشکده با افزایش دو گروه مدیریت حوزه آبخیز و گروه خشکسالی و تغییر اقلیم موافقت شد و مراتب برای تصویب شورای گسترش طی نامه شماره ۲۶۳۴۶/۰۲۰ مورخه ۲۰/۱۰/۱۳۹۶ از طرف وزارت جهاد کشاورزی به وزارت علوم، تحقیقات و فناوری ارسال شد.