Ülkemizde toprak ve su ilişkileri ile ilgili ilk uygulamalı araştırmalar, Çukurova Sulama şebekesinde sulamanın neden olduğu sorunların ortaya çıkması ile gündeme gelmiştir. Bu amaçla; toprak ve su ilişkilerini araştırmak, sulu tarımın gerektirdiği çeşitli altyapı hizmetlerinin ülkemiz koşullarına uygunluğunu saptamak ve çiftçiye sulu tarım tekniklerini öğretmek amacı ile Bölge Sulu Ziraat Deneme İstasyonlarının kurulmasına başlanmıştır.
İlk Sulu Ziraat Deneme İstasyonu 1947 yılında Tarsus’ta kurulmuştur. Daha sonra toprak ve su kaynakları yatırımlarının artması üzerine, Sulu Ziraat Deneme İstasyonları sayıları artırılmıştır. Tokat Bölge Sulu Ziraat Deneme İstasyonu ise, 1963 yılında kurularak, çalışmalarına başlamıştır.
Bölge Sulu Ziraat Deneme İstasyonları olarak faaliyet göstermekte olan kuruluşumuz, 18 Mayıs 1970 gün ve 7/691 sayılı kararname ile kurulan mülga TOPRAKSU Genel Müdürlüğünün ihtiyaç duyduğu araştırma verilerini temini amacıyla, Tokat TOPRAKSU Bölge Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü olarak faaliyetlerine devam etmiştir.
Araştırma enstitüleri, 9 Mayıs 1985 tarihinde yürürlüğe giren 3202 sayılı “Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğünün Teşkilat ve Görevleri” hakkındaki kanunla Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü bünyesinde yer almıştır.
14 Mart 2005 tarihinde yürürlüğe giren 5286 sayılı Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğünün kapatılmasına dair kanunla müessesemiz, T.C.Tarım ve Köy İşleri Bakanlığı Tarımsal Araştırmalar Genel Müdürlüğüne bağlı olarak
Toprak ve Su Kaynakları Tokat Araştırma Enstitüsü adı altında faaliyetlerine devam etmektedir.
Enstitümüz, tarımsal potansiyeli çok yüksek olan Kazova’da 21 208 ha araziye sulama amacıyla 1945 yılında hizmete giren Gümenek regülatörü sağ sahil sulama kanalı ile 1968 yılında hizmete giren sol sahilde, çiftçinin sulama bilgisinin geliştirilmesi ve sürdürülebilir tarım ilkelerinin çiftçilerce de benimsenmesini amaç edinmiştir. Bunun için uygulama ile teoriyi tarlada buluşturarak kurulduğu yıldan beri hem bilim dünyamızın zenginleşmesine hem de ovada entansif tarımın gelişmesine katkılarda bulunmuştur. Yıllar itibarıyla çalışma konuları ve çalışma alanını geliştirerek
Tokat ili yanısıra,
Sivas,
Yozgat
ve
Amasya illerine hizmet veren bölgesel bir araştırma enstitüsü hüviyeti kazanmıştır.
Enstitü araştırma çalışmaları, dört ana disiplin altında devam etmektedir. Bunlar;
| 1- Havza Yönetimi Bölümü, |  |
 | 2- Su Yönetimi Bölümü, |
| 3- Toprak Yönetimi Bölümü, |  |
 | 4- Yatırım Yönetimi Bölümü’dür. |
Enstitü merkezinde 741 dekar ve Şarkışla Araştırma İstasyonunda 101 dekar olmak üzere toplam 842 dekar araziye sahip olan Enstitümüzde halen 19’ u teknik eleman olmak üzere toplam 110 personel görev yapmaktadır. 1999 yılı itibariyle çeşitli cins ve markalarda 20 adet araç mevcuttur. Laboratuvar faaliyetleri, son yıllardaki alet ekipman donanımı ve laboratuvar binasının standartlara uygun düzeye getirilme çabaları sonucu oldukça hızlı ve verimli bir şekilde devam etmektedir.
Enstitümüzde kuruluşundan 2005 yılı sonuna kadar 63 adet sonuç raporu, 33 adet teknik yayın, 20 adet çiftçi broşürü, 48 adet Araştırma yıllığı çıkarılmıştır. Halen 18 adet proje, buna bağlı olarak da 59 adet deneme yürütülmektedir.