이 연구소는 1962년에 설립된 농공이용연구소의 농공과(農工課), 1965년의 농업기계과를 거쳐, 1970년대의 급속한 공업화·도시화에 따른 농가인구의 감소로 농업의 기계화가 절실하게 요청되자, 1979년 12월에 개편, 발족한 연구기관이다. 공업부이사관 또는 농공연구관인 소장 아래 5개 과 및 담당관을 두고 있다.
이 연구소에서는 경운기·트랙터·이앙기·파종기·콤바인·바인더·방제기·양수기·탈곡기, 이 밖에도 농업에 쓰이는 기계·기구에 관하여 토양의 물리성, 농작물의 생리적 특성과 재배양식 등을 바탕으로 기계공학적인 연구를 수행하고 있다.
주요 연구분야는 ① 새로운 농기계를 개발, 제작하는 연구, ② 농기계의 성능·내구성·안전도를 향상시키고 취급성을 보완, 개량하는 연구, ③ 농기계의 호환성 부품을 규격화하는 연구, ④ 인력·축력으로 하던 농사일을 기계화하는 작업기술에 관한 연구, ⑤ 농산물의 품위향상을 위한 건조·선별·가공에 관한 연구, ⑥ 농업용 대체에너지에 관한 연구, ⑦ 전자기술을 이용한 농기계의 자동화 연구, ⑧ 농기계의 이용성향과 취급실태에 관한 조사연구 등이다.
이러한 연구들은 현대화된 연구시설에 의하여 수행되며, 이루어진 연구성과는 정부기관·농기계생산업체·농기계이용농민의 농업기계화 시책 및 기술개선자료로 활용된다.
또한 이 연구소는 아시아·태평양지역 10개 회원국간의 농기계에 관한 연구·개발과 기술협력증진을 목적으로 1977년 국제연합사업으로 시작한 농기계지역망사업(RNAM)에 참여하고 있으며, 아시아·아프리카·중남미지역의 개발도상국들에 대한 농기계 분야 정부대외기술공여훈련을 1984년부터 실시하고 있다. 농업기계화연구소는 농업공학연구소로 바뀌었다가 2015년 국립농업과학원에 통합되었다.