张掖节水农业试验站前身是国民党甘肃省政府于1942年在现场址设立的甘肃省农业技术改进所河西区农林实验场。1949年9月28日，中国人民解放军一野二兵团第三军接管该场，改称第三军军直农场。1963年3月，更名为甘肃省张掖九公里园艺场。1968年9月，成立甘肃省革命委员会九公里“五•七”干校。1970年干校撤销，移交甘肃省农业科技工作队（甘肃省农科院前身）。1974年10月，更名为甘肃省农业科学院张掖试验场。2006年，张掖试验场转制为科技型企业，同时成立了甘肃省农科院张掖节水农业试验站，实行“一个单位，两块牌子”的一体化管理模式。