สำนักวิทยาศาสตร์เพื่อการพัฒนาที่ดิน เริ่มก่อตั้งขึ้นเมื่อ พ.ศ.2506 โดยมีฐานะเป็นห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ดิน อยู่ในกองสำรวจดิน (สำนักสำรวจดินและวางแผนการใช้ที่ดิน) มีหน้าที่วิเคราะห์คุณสมบัติของดินทางเคมี และทางกายภาพ รับผิดชอบการวิเคราะห์ตรวจสอบคุณสมบัติของดินที่เกี่ยวข้องกับการจำแนกชนิด และประเภทดิน จากตัวอย่างดินที่เก็บจากการสำรวจดินภาคสนาม ต่อมาห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ดินได้รับการยกฐานะเป็นฝ่ายวิเคราะห์ดิน โดยแบ่งงานออกเป็น 4 งาน คือ

1.  งานเคมี
2.  งานกายภาพ
3.  งานแร่
4.  งานจุลสัณฐาน

สำหรับกองบริรักษ์ที่ดิน (สำนักวิจัยเพื่อการพัฒนาที่ดิน) ก็ได้มีการจัดตั้งห้องปฏิบัติการขึ้นมาเช่นกัน โดยรับผิดชอบการวิเคราะห์ตรวจสอบความอุดมสมบูรณ์ของดิน (Soil futility) สำหรับตัวอย่างดินที่ได้จากการทดลอง

ในปี พ.ศ.2518 ได้มีพระราชกฤษฎีกาจัดตั้งกองวิเคราะห์ดิน โดยรวมฝ่ายวิเคราะห์ดิน กองสำรวจดิน (สำนักสำรวจดินและวางแผนการใช้ที่ดิน) และห้องปฏิบัติการ กองบริรักษ์ที่ดิน (สำนักวิจัยเพื่อการพัฒนาที่ดิน) เข้าด้วยกัน แบ่งงานออกเป็น 1 งาน 8 ฝ่าย คือ

1.  งานธุรการ
2. ฝ่ายวิเคราะห์ดินเพื่องานสำรวจและจำแนกดิน
3. ฝ่ายวิเคราะห์วิจัยดินเพื่อพัฒนาเกษตรกรรม
4. ฝ่ายวิเคราะห์ทางกายภาพดิน
5. ฝ่ายวิเคราะห์ดินร่างดิน
6. ฝ่ายปฐพีดิน
7. ฝ่ายวิเคราะห์พืชและปรับปรุงดิน
8. ฝ่ายนิเวศวิทยาของดิน

จากนั้นได้มีการปรับเปลี่ยนโครงสร้างของกองวิเคราะห์ดินเป็น 1 ฝ่าย 8 กลุ่ม ดังนี้

1. ฝ่ายบริหารงานทั่วไป
2. กลุ่มเคมีดินที่ 1
3. กลุ่มเคมีดินที่ 2
4. กลุ่มกายภาพดิน
5. กลุ่มนิเวศวิทยาของดิน
6. กลุ่มวิเคราะห์พืช ปุ๋ย และสิ่งปรับปรุงดิน
7. กลุ่มจุลปฐพี
8. กลุ่มแร่ของดิน
9. กลุ่มนิวเคลียร์เทคนิคเพื่อการพัฒนาที่ดิน

ปัจจุบันกองวิเคราะห์ดินได้รับการยกฐานะเป็นสำนักวิทยาศาสตร์เพื่อการพัฒนาที่ดิน ตั้งแต่วันที่ 16 มกราคม พ.ศ.2546 โดยมีการแบ่งส่วนภายในสำนักดังนี้

1. ฝ่ายบริหารทั่วไป
2. ส่วนวิจัยเคมีดิน
3. ส่วนวิจัยกายภาพดิน
4. ส่วนวิจัยสิ่งแวดล้อม
5. ส่วนวิจัยแร่และจุลสัณฐานดิน
6. ส่วนวิเคราะห์วิจัย พืช ปุ๋ย และสิ่งปรับปรุงดิน
7. ส่วนมาตรฐานและพัฒนาระบบการวิเคราะห์ดิน
8. ส่วนวิทยบริการ

สวด. ได้มีการปรับปรุงกระบวนงานโดยได้นำเทคโนโลยีดิจิทัลเข้าปรับใช้ในองค์กร