1956年，中国水利水电科学研究院的水利土壤改良研究所应运而生，由水利部灌溉总局、留学归国人员和新毕业的大学生组成，初期编制近90人。研究所设有多功能研究组，包括盐碱地改良研究、灌溉研究、水文地质调查、土壤分析等，其研究重点在于灌区土壤调查、盐碱地治理、灌溉制度试验、灌溉技术试验以及水利用效率测定等。
1959年，水利部与电力部合并后，研究所的科研骨干被一分为二，一部分加入中国农业科学院，成立了农田灌溉研究所，而另一半则保留原名，继续作为水利水电科学研究院的灌溉研究所。此后，研究工作更倾向于结合实际水利建设项目进行。
1961年，研究所更名为水利研究所，增设五个研究组和水工试验厅，研究领域进一步扩展，涉及灌区盐碱地排水改良、土壤盐碱化防治、土壤区划、渠道防渗技术、地下水开发及井灌技术、排水试验以及渗流理论计算等。
文化大革命期间，研究工作暂停，1969年研究所解散，人员分散到全国各地。1978年，研究所重新在北京成立，并在接下来的二十多年里，进行了一系列重要研究工作。在灌溉技术上，推动了喷灌、滴灌和低压管道灌溉技术的发展；在农田排水与盐碱地改良方面，研究了明沟暗管排水和辐射井技术；在水资源开发上，涉及全国水资源区划、黄河治理等；在工程技术上，研发了橡胶坝、量水技术和渠道防冻胀技术；水质研究方面，对农田灌溉水质进行了深入探究并制定了相关标准。
1980年代，研究所与国家灌排委员会、水质研究中心的建立，标志着其在行业中的地位提升。1999年，国家科技部批准成立国家节水灌溉北京工程技术研究中心，进一步扩展了研究领域，包括灌排发展战略、农村饮水安全及灌溉管理。研究所还成立了多个子公司，致力于科技成果的开发与推广，如辐射井技术和节水灌溉技术的广泛应用。
2005年，国家认证认可监督管理委员会批准成立国家农业灌排设备质量监督检验中心，强化了设备质量监督与检验工作。自此，水利研究所与节水灌溉工程技术研究中心并行运作，致力于科技成果转化和技术推广，为我国的水利事业做出了重要贡献。
中国水利水电科学研究院水利研究所成立于1956年。1999年，中国科技部批准以水利研究所为依托组建国家节水灌溉北京工程技术研究中心，中心于2002年通过科技部验收。 之后水利研究所与国家节水灌溉北京工程技术研究中心并行运作。水利研究所有人员53人，其中教授级高级工程师（教授、研究员）14人，高级工程师13人；高级政工师1人，中级职称17人，初级职称6人， 技师1人。按照学历分类，其中博士22人，硕士19人，学士7人，专科2人，其他3人（截止到2010年）。