История НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева берет начало с первой «Особой экспедиции лесного департамента Министерства земледелия и государственных имуществ», организованной 22 мая 1892 года великим ученым почвоведом, профессором В.В. Докучаевым (1846 — 1903 гг.) для «испытания и учёта различных способов и приёмов лесного и водного хозяйства в степях России».

Институт носит имя выдающегося русского ученого, основателя современного генетического почвоведения, профессора Петербургского университета Василия Васильевича Докучаева (1846-1903 гг.).

В состав экспедиции вошли талантливые ученые и специалисты: почвоведы Н.М. Сибирцев и К.Д. Глинка, лесоводы Г.Н. Высоцкий и К.Э. Собеневский, метеоролог Н.П. Адамов, зоолог А.А. Силантьев. Учеными проведена большая работа по изучению рельефа, геологического строения и водного режима местности, начата работа по лесоразведению, закреплению берегов оврагов и склонов балок, изучены флора и фауна. Для наблюдения за климатом в открытой степи  создана метеорологическая станция.

С 1892 года на территории Каменной Степи проводятся работы по геологическому строению, морфологии и генезису почв, водному режиму. К 1898 году было посажено 28 лесных полос, продолжаются работы по закреплению берегов оврагов, строятся пруды. В 1899 году на базе заложенных лесных полос организовано Каменно-Степное опытное лесничество.

С 1911 года в Каменной Степи начала работать небольшая сельскохозяйственная опытная станция имени В.В. Докучаева Департамента земледелия. Опытная станция имела три отдела: почвенный, метео- и гидрологический, растениеводческий. Одновременно с опытной станцией было открыто Бюро прикладной ботаники, в задачу которого входило испытание сортов многих культур, пригодных для местных условий. Начались селекционные работы по главнейшим полевым культурам под руководством Р.Э. Регеля.

В 1913 году организована вторая метеостанция. В 1925 году при опытной станции создан лесной отдел. В 20-30 годы под научным руководством Н.И. Вавилова в Каменной Степи изучались мировые коллекции культур, которые положили начало первым сортам местной селекции. Во второй половине 30-х годов под руководством В.Р. Вильямса, а впоследствии под руководством А.В. Крылова, изучалась и внедрялась травопольная система земледелия.

Распоряжением Совета Министров СССР от 20.04.1946г. № 5289-Р и приказом по Министерству земледелия СССР № 140 от 7.05.1946г. Каменно-Степная Государственная селекционная станция реорганизована в Институт земледелия Центрально-Черноземной полосы им. В.В. Докучаева (ИЗИД) с организацией при нем подсобно-экспериментального хозяйства.

Исследования в Каменной Степи легли в основу исторического постановления Совета Министров СССР и ЦК ВКП(б) от 20 октября 1948 года «О плане полезащитных насаждений, внедрении травопольных севооборотов, строительстве прудов и водоемов для обеспечения высоких устойчивых урожаев в степных и лесостепных районах европейской части СССР».

Лесоводами К.Э. Собеневским, Г.Ф. Морозовым, Н.А. Михайловым, А.А. Шаповаловым, Ю.В. Ключниковым, Е.С. Павловским, Н.Г. Петровым создана универсальная система лесных полос, включающая в себя весь опыт отечественной агролесомелиорации. Лауреатами Сталинской премии II степени стали: А.В. Крылов, В.П. Байко, Х.Я. Зихерман, Ю.В. Ключников.

В 1967 году за успехи, достигнутые в разработке методов защиты почв от эрозии, выведение и внедрение в производство новых сортов сельскохозяйственных культур, институт награжден Орденом Трудового Красного Знамени. За время научной деятельности на территории Каменной Степи селекционерами выведено около 150 сортов сельскохозяйственных культур, посажено 548 га защитных лесонасаждений, создано 26 прудов и водоемов.

Научные основы управления ландшафтом, заложенные экспедицией путем полезащитного лесоразведения и облесения оврагов, превратили некогда засушливую степь в устойчиво функционирующий оазис. Созданная система взаимодействующих лесных полос является уникальным творением рук человеческих, редким примером осуществления мыслей и идей крупнейшего ученого XIX века Василия Докучаева.

Шли годы, менялись статусы научных организаций в Каменной Степи, их ведомственная подчиненность. Постоянным оставалось одно: комплексность научных исследований, начатая экспедицией В.В. Докучаева. Разработанная Докучаевым программа по борьбе с засухой осталась актуальной и в настоящее время. Каменная Степь ныне стала моделью экологически и энергетически рациональной системы земледелия.

За 125-летний период в Каменной Степи работали выдающиеся почвоведы, лесоводы, агрономы, селекционеры и другие специалисты сельского хозяйства. В настоящее время ФГБНУ «НИИСХ ЦЧП» является многоотраслевым научным учреждением, ведущим научно-исследовательскую работу по земледелию, агрохимии, агропочвоведению, агролесомелиорации, селекции и семеноводству полевых культур, кормопроизводству, животноводству, механизации растениеводства и т. д. Общая площадь сельскохозяйственных угодий составляет 1284 га, в том числе пашни — 1067 га.

Структура: 5 отделов и 10 лабораторий, 7 вспомогательных подразделений, 3 творческие группы и 3 подразделения административного аппарата. В институте работает 209 человек, в т. ч. 54 научных сотрудников, из них 1 академик РАН, 4 доктора и 31 кандидатов наук. С 1949 года в институте функционирует аспирантура. В 2016 году институт получил свидетельство об аккредитации образовательной деятельности по направлению 35.06.01. – «Сельское хозяйство».