بخش آزمايشگاهها از سال 1335 با عنوان بخش آزمايشگاههاي خاك و آب شروع به كار نمود. در ابتدا وظيفه اصلي اين بخش انجام تجزيه‌هاي فيزيكي و شيميايي نمونه‌هاي خاك و‌ آب مرتبط با مطالعات خاكشناسي و ارزيابي اراضي از نظر آبياري بود. اين بخش در سال 1357 به «بخش تحقيقات شيمي خاك و بيولوژي» تغيير نام يافت و فعاليت خود را در زمينه‌هاي تحقيقاتي شيمي خاك و اصلاح و بهينه سازي روشهاي تجزيه شيميايي خاك گسترش داد. در سال 1376 با تأسيس بخش بيولوژي خاك (1374) اين بخش به «بخش آزمايشگاهها» تغيير نام داد. به تدريج تجزيه‌هاي فيزيكي خاك و تجزيه نمونه‌هاي گياه و كود از نظر بررسيهاي آبياري و تغذيه گياهي در جهت مصرف بهينه آب، كود و ساير اهداف كشاورزي پايدار به وظايف بخش اضافه شد. در طول اين سالها و متناسب با پيشرفت‌هاي تكنولوژيك در ساخت تجهيزات آزمايشگاهي و بهبود روشهاي تجزيه فيزيكي و شيميايي اين بخش نيز روشهاي تجزيه را تغيير و دستگاهها و ابزار مورد استفاده را دقيق‌تر و پيشرفته‌تر نمود.
    بخش آزمايشگاه با احداث و راه اندازي آزمايشگاههاي تجزيه خاك و آب و گياه در مراكز تحقيقات كشاورزي استانها فعاليت خود را گسترش داد. تاريخ راه اندازي آزمايشگاهها در جدول 1 ارائه گرديده است. در حال حاضر به غير از آزمايشگاه خاك،‌ آب، كود، گياه و ميوه در مؤسسه در 31 مركز تحقيقات كشاورزي موجود در مراكز استانها نیز آزمايشگاه تجزيه خاك، آب و گياه وجود دارد. اين آزمايشگاهها بسته به نياز منطقه، تنوع و تعدد طرحهاي تحقيقاتي، توسعه يافته و تجهيز گرديده‌اند و در تجزيه نمونه‌هاي مربوط به بخشهاي مختلف تحقيقاتي و نمونه‌هاي ارسالي از ساير مؤسسات فعاليت مي‌نمايند.
    كليه آزمايشگاههاي اين بخش تا قبل از تأسيس آزمايشگاههاي خصوصي تجزيه خاك، آب و گياه، وظيفه تجزيه نمونه‌هاي آب، خاك،‌ گياه و كود مراجعين خصوصي را نیز علاوه بر طرحهاي تحقيقاتي به عهده داشتند. اما از سال 1377 با تأسيس و راه اندازي آزمايشگاههاي خصوصي تجزيه خاك، آب و گياه، بخش آزمايشگاههاي مؤسسه وظيفه تجزيه نمونه‌هاي خاك، آب و گياه طرحهاي تحقيقاتي بخشهاي خاك و آب و ساير بخشهاي تحقيقاتي را به عهده دارد.
    همچنين از سال 1375 و با راه اندازي تدريجي توليد كودهاي شيميايي در داخل كشور بخش آزمايشگاهها نقش مهمي در كنترل كيفي اين كودها داشته و دوشادوش بخش تحقيقات شيمي، حاصلخيزي خاك و تغذيه گياه و شركت خدمات حمايتي كشاورزي گامهاي مهمي را در زمينه معرفي استانداردهاي كودي و روشهاي تجزيه كود برداشته است.

جدول 1 ـ سال تأسيس آزمايشگاههاي خاك و ‌آب مراکز تحقیقات کشاورزی استانهای کشور

یکی از وظایف اصلی بخش آزمایشگاهها و شاید مهمترین آن تدوین، بازنگری، و ارائه روشهای تجزیه خاک، آب، گیاه و کود می باشد که این امر می تواند نقش مهمی در ارتقاع جایگاه آن بعنوان یک مرجع داشته باشد.هم چنین میتوان به چند مورد از وظایف اصلی آزمیشگاه اشاره کرد:
1-مطالعه روش های مختلف تجزیه ای آزمایشگاهی و انتخاب مناسبترین روش تجزیه ای آب و خاک و گیاه و کود
2-انجام تجزیه های شیمیایی مورد نیاز در طرح های تحقیقاتی مختلف موسسه بر روی نمونه های خاک، آب، گیاه و کود مربوط به بخش های مختلف تحقیقاتی موسسه
3-انجام تجزیه های لازم بر روی نمونه های کود های شیمیایی و آلی
4-انجام آزمایشات فیزیکی و تجزیه های مکانیکی نمونه های خاک مربوط به پروژه های تحقیقاتی ارگان های دولتی و سایر متقاضیان
5-نظارت مرکز و فعالیت و نتایج تجزیه آب و خاک و گیاه و کود بخش خصوصی
6-پیش بینی و تامین لوازم و مواد شیمیایی و تجزیه آزمایشگاه های برای آزمایشگاه های خاک و آب و گیاه و کود
7- همکاری و هماهنگ سازی با بخش های موسسه در زمینه فعالیت های مربوط