1924 yılında tasarlanan enstitümüz 1926 yılında “Umumi Ziraat Laboratuarı” adı altında kurulmuş, 1930-1931 yıllarında “Ankara Tohum Islah ve Deneme İstasyonu” adını almıştır. 1951 yılında “Teknoloji ve Kimya Laboratuarının” kurulmasıyla daha teknik çalışma imkanına sahip olan ve faaliyet alanı genişleyen kurumun üstlendiği görevlerde artmıştır. 1953’ten sonra yeniden yapılanarak “Ankara Zirai Araştırma Enstitüsü” adını almıştır. Bu tarihe kadar ıslah ağırlıklı çalışırken daha sonra, İç Anadolu şartlarında tarımı daha verimli ve karlı bir duruma getirmek için çiftçilere aktarılacak pratik yöntemleri araştırma görevini de üstlenmiştir. 1969 yılında Ankara Zirai Araştırma Enstitüsünün ıslahla ilgili çalışmaları, özellikle buğday araştırmaları ülke bazında ele alınmış ve diğer araştırma enstitüleri ile işbirliği halinde koordineli bir çalışmaya geçilerek “Serin İklim Tahılları Koordinatörlüğü” görevi verilmiştir.

1974 yılında kuruluşun adı “Orta Anadolu Bölge Zirai Araştırma Enstitüsü” olarak değiştirilmiştir. 1986 yılında Tarım ve Köy İşleri Bakanlığının olurlarıyla Araştırma Enstitülerinin yeniden yapılanması kapsamında, 1952 yılında kurulan Çayır-Mera ve Zootekni Araştırma Enstitüsü ile birleşmiş ve bugünkü “Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü” adını almıştır.

Enstitü 1926’dan bugüne dek çalışmalarına devam etmektedir.