Полевая опытная станция РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева является старейшим научно-исследовательским учреждением страны – «колыбелью» отечественной агрономии. Она была основана в 1867 году на месте бывшего опытного поля Петровской земледельческой лесной академии. Инициатором её основания стал один из основоположников научного земледелия и сельскохозяйственного опытного дела в России И.А. Стебут.
В 1867 году был заложен первый 6-польный севооборот, в том же году были заложены первые полевые опыты. В 1869 году в программу работ были включены и вегетативные опыты. В 1875 году заведующий кафедрой земледелия А.А. Фадеев, и в это время ещё молодой преподаватель В.Р. Вильямс начинают изучение разных видов паров, сроков обработки почвы под яровые хлеба и т.д. До 1894 года опытным полем заведовал И.А. Стебут, а затем, с 1894 года, В.Р. Вильямс. В марте 1934 года, на базе опытного поля была организована Полевая опытная станция. С мая 1954 года к опытной станции полеводства была присоединена льняная опытная станция. Таким образом, появилось название Опытная станция полеводства и льноводства. В сентябре 1983 года опытная станция была реорганизована в лабораторию растениеводства, в состав которой входит группа растениеводства, семеноводства зернобобовых культур, механизации растениеводства, агротехники полевых культур в зоне неустойчивого увлажнения при учхозе "Михайловское", группа селекции и сортовой агротехники при учхозе им. Калинина, группы луговодства, технологической оценки зерна и другие.
На полевой опытной станции сохранилась старейшая в России теплица в стиле английской готики, построенная под руководством И.А. Стебута и К.А. Тимирязева, использовавшаяся для проведения вегетационных опытов.
Кафедрами земледелия и растениеводства бережно сохраняется и продолжается старейший полевой многофакторный опыт нашей страны, заложенный по инициативе Д.Н. Прянишникова в 1912 году. Схема, методика опыта и программа исследований были разработаны инициатором организации сельскохозяйственного опытного дела профессором А.Г. Дояренко (с 1907 года он стал читать первый в России курс по этому предмету). Длительный стационарный многофакторный полевой опыт направлен на разработку и научное обоснование интенсивной аграрно-промышленной системы земледелия и контроля за плодородием почвы. Он посвящен изучению основных проблем полеводства нечерноземной полосы: применению удобрений, севооборота и обработки почвы. По объему и глубине проводимых исследований, их агрономическому значению, по своей схеме и обоснованности рабочей гипотезы, организации и комплексности в разработке вопросов и результативности этот опыт является уникальным не только в России, но и в мировой научной агрономии. Комплексные исследования здесь выполняются силами не только ряда кафедр Академии (растениеводства, земледелия и методики опытного дела, агрохимии, почвоведения, физиологии растений, микробиологии, фитопатологии и др.), но и другими научно-исследовательскими институтами (Картофельного хозяйства, Почвенным институтом им. В.В. Докучаева, институтом Микробиологии РАН и др.). В этом далеко задуманном опыте сочетаются теория с практикой, научные проблемы с актуальными практическими задачами земледелия.
В настоящее время станция ведет работу над такими основными научными проблемами:
В 1994 году из учхоза «Михайловский» на территорию Полевой опытной станции переведен учебный полигон для проведения практики по тракторам и сельскохозяйственным машинам у студентов всех факультетов академии. Действуя в составе Полевой опытной станции он позволяет будущим специалистам освоить машинные технологии возделывания полевых культур, получить практические навыки по эксплуатации и обслуживанию сельскохозяйственной техники. В рамках дополнительного образования, студенты и все желающие, могут пройти обучение по программе подготовки трактористов машинистов категорий «B», «C», «D», «E», «F».
Объединение в 2004 году материально-технической базы Полевой опытной станции, учебного полигона и Селекционной станции им. П.И. Лисицына позволило открыть новые направления научно-исследовательской работы, создать лабораторию по микроклональному размножению картофеля, освоить голландскую технологию возделывания, технологию заготовки сенажа в упаковке и многое другое.
Таким образом, созданная научно-производственная база позволяет решать поставленные задачи на высоком технологическом уровне.