黑龙江省农业科学院克山分院前身是始建于1934年伪满“国立克山农事试验场”，当时日本军国主义侵占我国的东北，为了实现在农业经济上的掠夺，经对东北地区农业资源的考察和自然气象等资料的分析，在克山设置了伪满“国立克山农事试验场办事处”，于1934年在克山西门外，火车站北选址，利用强制收买政策廉价征购土地，进行自然屯动迁，收购土地144公顷，进行了场部和试验区的基本建设。于1938年全部竣工，并全面的开展了农业科学研究工作。经过中华民族的八年抗战并取得最终的胜利后。在解放过程中相继为东北军区的后方医院，这时场内的重要仪器、设备、试验资料图书标本及作物品种资料等已遭严重破坏，所剩寥寥无几。但是建筑物大部分保持完整，给恢复试验研究工作造成了有利条件，随着我党革命工作发展，建立稳定的根据地，发展农业生产是当时首要解决的问题。于1948年6月开始恢复建场名为“黑龙江省农业试验场”办公地址临时设在亚麻厂，九月又迁到西大营（县二中）处的黑龙江省农业专科学校办公。并由农专校长李冷斋同志兼任场长，当时会计、总务工作由学校统一管理。同年十月军区医院迁走，正式迁入场内开展工作。
在新中国成立后经过几年恢复建设，于1953年已经具有一定规模、功能学科完善的农业科研机构，在东北及至全国都有一定影响力的科研机构，这时的研究力量相对非常强大，时有在我省号称八大技佐的业务股干都在我所从业。土地面积达270公顷，硬件条件和人力资源都是比较完备。为我所的今后的发展奠定良好的基础。
1980年改名为黑龙江省农业科学院克山农业科学研究所，隶属于黑龙江省农业科学院；在2008年全省事业单位改革中，定名为黑龙江省农业科学院克山分院；2015年10月，在齐齐哈尔市委、市政府领导的亲切关怀和大力支持下，分院地址由克山县西郊搬迁到了齐齐哈尔市龙沙区沈江路。
自2000年以来，分院先后被确立为“国家马铃薯改良中心”、“国家小麦改良分中心”、“国家马铃薯种质资源试管苗库（克山）”、“黑龙江省小麦区域技术创新中心”、“马铃薯生物学与遗传育种重点实验室”、“国家小麦产业技术体系克山综合试验站”、“国家玉米产业技术体系克山综合试验站”、“黑龙江省克山县国家级农作物品种区域试验站”、“黑龙江省春小麦遗传育种工程技术研究中心”。2019年黑龙江省现代产业技术协同创新（推广）体系重新设立，克山分院“马铃薯高淀粉品种选育岗位”、“马铃薯病毒防控岗位”、“马铃薯品种资源与利用岗位”、“小麦栽培岗位”、“极早熟玉米品种选育岗位”、“高粱育种岗位”列入其中。2020年，分院成为“黑龙江省中国科学院王光华土壤微生物工作室”依托单位，2021年分院又被确立为“国家现代农业马铃薯产业技术体系齐齐哈尔综合试验站”，并成为“黑龙江省中国科学院翟红分子生物学工作室”依托单位。另外，2021年黑龙江省现代产业技术协同创新推广体系专家评选中，为我分院8名专家入选，其中，邵立刚同志被聘为“黑龙江省现代农业产业小麦协同创新体系首席专家”，6名获得岗位专家称号，1名担任示范园区专家。
建院至今，克山分院以其特有的地理优势和丰硕的科研成果，共计向我省的农业生产提供了350余项科研成果。其中有200余项是各作物的优良品种，栽培、植物保护等技术措施性成果150余项。在这些成果中，有23项获得国家级奖励、79项获得省市级奖励。其中，克山分院选育的马铃薯品种“克新一号”和小麦品种“克丰二号”于1987年分别荣获国家发明二等奖，“脱毒马铃薯的开发与利用”技术于1989年获国家进步三等奖，“作物种质资源保存技术和优质”和“高产多抗春小麦品种克丰六号”分别于1992年和2002年获国家科技进步二等奖，克字号春小麦系列品种和克字号马铃薯系列品种还分别于1995年和2001年获得了黑龙江省政府颁发的重大效益奖。
克山分院马铃薯研究立足全省，面向全国。育成了不同用途的马铃薯新品种34个，“克新”号系列马铃薯品种在全国20余个省份和地区推广种植，种植面积占全国马铃薯总面积的三分之一；作为国家唯一的“国家种质克山马铃薯试管苗库”建设单位，保存马铃薯资源数量达3200余份，已编目马铃薯资源2600份，为全国的主要育种单位提供育种材料5000余份次，选育出马铃薯新品种200多个；在马铃薯病毒检测方面，克山分院是国内率先开展马铃薯病毒脱毒技术、并将该技术推向全国的科研单位，成功研制出可同时快速检测多种病毒的试纸条，并以获得发明专利及省政府二等奖；小麦研究面向全省及东北春麦区，承担国家春麦北部区域品种选育研究任务，育成春小麦新品种100个，品种种植面积占全省及内蒙东四盟春麦主产区小麦种植面积的50%以上，始终占据着主导地位；选育大豆品种43个（包括参与育成1个品种黑生101）；“克”字号玉米品种26个；“克杂”系列高粱品种19个、“克”字号芸豆品种3个，这些品种，在黑龙江省的第三、四、五积温带大面积种植。
分院还组织编写了农业科技资料书刊10余种，包括《中国马铃薯栽培学》、《中国马铃薯品种资源目录》、《中国马铃薯品种志》、《春小麦生态育种学》、《马铃薯科学》、《专家话农事》等。
