اولین طرح کشاورزی در زمینه‌ی زراعت دیم، مقایسه‌ی ارقام گندم دیم بود که هم‌زمان با تشکیل ایستگاه تحقیقات کشاورزی دیم در سال 1364توسط دکتر گریوانی، دکتر کوچکی و دکتر راشد انجام گرفت. در زمینه‌ی منابع طبیعی نیز اولین طرح، بررسی پویایی مرتع در مراتع نیمه استپی بود که توسط دکتر کوچکی، دکتر گریوانی و مهندس یاوری در سال 1369 پس از تفکیک وظایف وزارت جهاد سازندگی و وزارت کشاورزی به انجام رسید.
تشکیل اولین ایستگاه تحقیقاتی در محدوده‌ی شمال خراسان با همکاری مشترک وزرات جهاد سازندگی و دانشگاه فردوسی در سال 1364 انجام شد. بر اساس پیگیری ها ایستگاه تحقیقات کهنه‌کند بجنورد در سال 1369 و ایستگاه تحقیقات کشاورزی دیم شیروان زیر نظر وزارت کشاورزی با پیگیری دکتر عظیم‌زاده در سال 1374 راه اندازی شدند.
قبل از تفکیک استان خراسان به سه استان، مجموعه ایستگاه‌های این مرکز در قالب دو ایستگاه مستقل و یک پایگاه آبخوانداری و پخش سیلاب مدیریت بود. ایستگاه تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی بجنورد شامل دو مزرعه‌ی تحقیقاتی کهنه‌کند و سیساب و ایستگاه تحقیقات کشاورزی دیم شیروان بود که وابسته به موسسه‌ی تحقیقات کشاورزی دیم کشور است. پایگاه پخش سیلاب جاجرم نیز زیر نظر پژوهشکده‌ی حفاظت خاک و آبخیزداری در شهرستان جاجرم فعالیت داشت. بنابراین ساختار تشکیلاتی مرکز با همین مجموعه و پست‌های در اختیار نیروهای مستقر، تشکیل شد.
مرکز آموزش جهاد کشاورزي خراسان شمالي در سال 1384 تاسیس و اولین رئیس مرکز آقای یونس متولی حقیقی منصوب شد که تا موعد بازنشستگی در سال 1393 این مسئولیت را به عهده داشت. اين مرکز در شهرستان بجنورد واقع می‌باشد. فعاليت‌های آموزشی این مرکز تا سال 1386 فقط در زمینه‌ی آموزش‌های بهره‌برداران، کارکنان و کار و دانش بود که از بهمن 1386 با جذب دانشجو فعالیت در علمی کاربردی نیز آغاز شد. در همین راستا در سال 1387 موفق به پذيرش دانشجو در سه رشته‌ی پرورش گاو، پرورش زنبورعسل و امور اداري در مقطع کارداني شد که به تدریج رشته‌های امور زراعی و باغی، گیاهان دارویی، مکانیزاسیون کشاورزی، امور تعاون و بهداشتیار دامپزشکی و در مقطع کارشناسی رشته‌های پرورش گاو، مکانیزاسیون کشاورزی و امورتعاون نیز اضافه شدند. از سال 1398 تاکنون هیچ پذیرش دانشجویی صورت نگرفته است.
در سال 1384 با تفکیک استان خراسان به سه استان خراسان جنوبی، رضوی و شمالی، با پیگیری جدی در زمینه‌ی استقلال مرکز از مرکز تحقیقات خراسان رضوی از سوی دکتر گریوانی (رئیس سازمان) و علی بزرگمهر (رئیس ایستگاه تحقیقات بجنورد)، مکاتبات انجام گرفته از سوی استانداری، نمایندگان محترم مجلس شورای اسلامی و موافقت سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، در نهایت مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی خراسان شمالی در مورخ 14/10/85 تاسیس شد و از ابتداي سال 1386 با پیگیری آقای مهندس علی بزرگمهر به لحاظ اداري و مالي، به‌طور كامل از مركز تحقيقات خراسان رضوي منفك گرديد و ایشان به عنوان اولین سرپرست مرکز معرفی شدند. مرکز آموزش جهاد کشاورزی در 21/09/1384 به‌طور رسمی فعالیت خود را آغاز نمود. بر اساس مصوبه‌ی هیئت امناء سازمان تحقیقات در مورخ 28/07/1393، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی خراسان شمالی و مرکز آموزش جهاد کشاورزی استان با یکدیگر ادغام و به مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان شمالی تغییر نام یافت.