1994년 12월에 정부조직 개편 때 농업기술연구소 · 농약연구소 · 농업유전자공학연구소 · 국립농업자재검사소의 기능을 통합하여 명칭을 농업과학기술원으로 확정하였다. 이후 2008년 10월 농업과학기술원을 국립농업과학원으로 개칭하였으며, 2014년 8월 전북특별자치도 혁신도시(전북특별자치도 완주군 이서면 농생명로 166)로 이전하였다.
국립농업과학원의 임무는 첫째 농업환경자원의 조사 및 개발이용 연구, 둘째 생물자원의 보존 및 개발이용 연구, 셋째 병충해 잡초의 생태 및 종합방제 연구, 넷째 비료 · 농약의 품질관리 등의 업무를 담당하고 있다.
기구는 원장 아래 3개 부인 농업환경부 · 생물자원부 · 작물보호부가 있고 농업환경부에 환경관리과 · 토목관리과 · 식물영양과 · 농업생태과와 생물자원부에 세포유전과 · 생물화학과 · 생화학과 · 유전자원과 · 응용미생물과, 작물보호부에 농약개발과 · 병리과 · 곤충과 · 해외병해충과 · 농약안전성과 · 농약품질과 등이 있다.
주요 연구 내용은 다음과 같다. 농업환경부의 환경관리과에는 농업환경 변동 모니터링, 농작물의 피해기작 및 오염대책연구, 농촌지역 유기성 폐기물의 관리 및 자원화연구를 하고 있고, 토양관리과는 밭토양 환경보전 관리기술연구 및 농업환경정보 관리시스템 개발, 토양비옥도 기준설정연구, 관개효율증대연구를 수행하고, 식물영양과는 작물의 시비관리 기술연구, 유기 · 자연농업 활용자재의 특성 및 효과를 검정하고, 비료의 품질관리에 관한 연구와 관리의 개선점 등을 연구하고 있다.
농업생태과는 상수원보호지역 환경보전형 농업현장연구, 환경변화에 따른 식물생태적 반응 및 물질순환연구, 농업권역별 환경농업모형 개발 및 경제협력개발기구(OECD) 환경지표에 관한 연구를 수행하고 있다.
생물자원부 세포유전과는 벼게놈연구 및 육종활용기술 개발, 유전자 전환 벼, 십자화과 품종육성 기술개발연구를 하고 있으며, 분자유전과는 신기능성 미생물유전자 개발이용 연구, 미생물의 대사산물 및 유전분석연구 및 미생물자원의 수집 · 분류 · 보존 연구를 하고 있다.
생화학과는 신기능성 생물소재를 탐색하고, 생리기능 물질의 구조 및 기능분석 기술을 개발하고, 신기능 식물자원을 개발하며, 유전자원과는 국내외 식물유전자원의 탐색 · 수집 · 분류 · 보존 관리와 유전자원의 특성평과 및 정보전산화 및 유전자원의 활용 분야를 지원하고 있다.
응용미생물과는 유용 버섯자원의 개발 및 신품종육성, 버섯재배기술 연구, 버섯자원의 조사, 분류 및 수집관리를 하고 있다.
작물보호부 농약개발과는 생물농약 개발연구, 환경친화형 농약신제형개발, 잡초종합관리 체계확립 및 생장조정제 이용기술연구를 하고, 병리과는 병해정밀예찰법 개발, 병해 종합관리 체계확립, 주요병해의 분류동정 및 진단체계에 관한 개발연구를 하고 있으며, 곤충과는 유용천적 자원의 탐색 및 이용기술 개발, 농작물의 해충 종합관리 기술 개발, 해충발생 · 분포조사 및 분류체계 수립을 위한 연구를 하고 있다.
해외병해충과는 유입이 경계되는 병 · 해충, 잡초의 분류법 및 진단법을 개발하고 사전방제 대책수립을 위한 연구를 수행하며, 수입농산물의 식물검역 지원연구를 하고 있다.
농약안전성과는 농산물 및 농업환경 중 잔류농약의 체계적인 조사를 하여 안전성평가연구를 하고 농약의 안전사용 기준 설정 및 안전성 종합평가연구를 하고 있으며, 농약품질과는 농약품질관리에 관한 사항으로서 농약의 이화학적 검사 및 생물학적 품질관리연구를 하고 있다.
그 동안 국립농업과학원은 연구개발된 결과를 기반으로 하여 여러 가지 정부시책을 건의하였고, 생명공학기술을 반영한 특허 등을 출원하였으며, 다수의 농촌지도사업 반영자료를 이끌어냈다.