1930年4月，中山大学农科学院丁颖教授在广州创办了石牌稻作试验总场，场址在石牌（今石牌村）。

1950年1月，广东省农林厅在广州石牌原华南区农业推广繁殖站建立石牌试验场，下设粮食作物组、土壤肥料组、病虫害组等5个组。

1952年5月，石牌试验场与大沙头试验场合并，成立广东省农业试验场，隶属省农林厅，粮食作物组变更为粮食作物系。

1953年7月，广东省农业试验场与华南农学院稻作试验场(前身为中山大学农学院石牌稻作试验总场)合并，以此为基础，筹备成立华南农业科学研究所。

1956年4月，华南农业科学研究所成立，隶属中国农业科学院，丁颖任所长。 下设粮食作物系、经济作物系、植物保护系等7个系。

1959年1月，根据中国农业科学院关于“将大区所下放到所在省领导，作为地方体制”的决定，华南农业科学研究所改为广东省农业科学研究所，隶属广东省人民政府。

1960年5月，以广东省农业科学研究所为基础，成立了广东省农业科学院，下设粮食作物系、经济作物系、植物保护系等7个系。

1960-1965年，各专区农科所和具有地区代表类型的18个县农科所划归广东省农业科学院领导，共有干部编制370名。每年由广东省农业科学院统一协调科研计划，组织良种区域试验和项目协作，在不同类型地区建立科技示范样板田，推广农业科技成果。

1968年12月，广东省农业科学院被撤销，82%的科技人员下放到“五·七”干校，其余转入1969年成立的广东省农林水科技服务站。广东省农林水科技服务站下设粮食作物队、畜牧兽医队、经济作物队。

1972年5月，恢复广东省农业科学院，时任广东省人民政府副省长罗天兼任院长。下放干校的科研人员陆续调回，相继成立粮食作物研究所、经济作物研究所、植物保护研究所等所。

1978年5月，根据中共广东省委印发《关于省农科院调整机构问题的复函》，粮食作物研究所拆分为水稻研究所、旱粮作物研究所。

1999年，广东省对广东省农业科学院院属研究所进行了重新分类和定位。根据《广东省深化科技体制改革实施方案》（粤府〔1999〕51号），水稻研究所等5个研究所被定位为公益型研究所，保留经常性事业费。

2001年5月，广东省机构编制委员会办公室印发《关于印发省农业科学院机构编制方案的通知》。依据文件，广东省农业科学院下设水稻研究所等13个研究所。

2012年5月至今，根据广东省机构编制委员会办公室印发《关于印发广东省农业科学院所属事业单位分类改革方案的通知》，水稻研究所等8个研究所列为公益一类科研事业单位。