Năm 1961, trước bối cảnh chiến tranh và SXNN nước ta liên tục bị thiệt hại nặng nề vì dịch bệnh và sâu hại, Cục BVTV đã được thành lập với tên gọi Cục Bảo vệ và Kiểm dịch thực vật. Ngay sau khi thành lập, Cục đã gánh vác nhiệm vụ to lớn trong bảo vệ mùa màng, đảm bảo lương thực phục vụ kháng chiến cho cả nước. Năm 1969, Cục đã giúp tỉnh Quảng Bình khống chế thành công dịch chuột hại mùa màng ở huyện Vĩnh Linh. Công tác kiểm dịch thực vật đã lập được những thành tích lớn ngay trong giai đoạn đầu thành lập với việc phát hiện và ngăn chặn kịp thời bệnh khoai lang đen NK từ Trung Quốc, mỗi năm kiểm dịch trên 500 nghìn tấn nông sản NK và ngăn chặn từ 10-12 loại loại dịch hại nguy hiểm. Giai đoạn 1961 – 1970, Cục BVTV cũng từng là thành viên của Ban chống chiến tranh côn trùng và hóa học của Nhà nước...
Từ năm 1970 đến 1991, Cục BVTV tiếp tục giữ vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế nông nghiệp HTX. Lần đâu tiên, ngành BVTV Việt Nam triển khai các biện pháp tổng hợp nhằm bảo vệ cây trồng. Cục đã ngăn chặn được các đợt dịch hại nguy hiểm như: sâu năn, sâu đục thân, bọ xít dài... hại lúa tại Bắc Bộ; dịch rầy nâu, rầy lưng trắng, vàng lá lúa, sâu cuốn lá nhỏ tại ĐBSCL... Đồng thời, công tác kiểm dịch nông sản NK tiếp tục nâng cao, phát hiện và ngăn chặn nhiều loại sâu bệnh nguy hiểm như: bệnh ghẻ bột khoai tây NK từ Đức, mọt TG, dịch TV trên dâu tằm NK từ Liên Xô... Năm 1980, Cục BVTV được Chính phủ giao thêm nhiệm vụ khử trùng hàng hóa XNK, mở đường cho việc tăng cường kiểm soát dịch hại hàng nông sản NK vào nước ta cũng như nâng cao chất lượng hàng nông sản XK của Việt Nam.
Năm 1993, Pháp lệnh Bảo vệ và kiểm dịch thực vật ra đời giúp ngành BVTV được củng cố, tăng thêm tính pháp lí trong công tác quản lí. Từ năm 2000 đến nay, Cục BVTV liên tục có những đóng góp quan trọng trong thời kỳ Việt Nam hội nhập kinh tế quốc tế. Bên cạnh việc khống chế thành công nhiều dịch hại nguy hiểm, Cục cũng đã tiến hành đưa ra nhiều giải pháp kĩ thuật mới trong chương trình phòng trừ dịch hại tổng hợp (IPM), chương trình 3 giảm 3 tăng... trong SXNN bền vững cũng đã được Cục BVTV đẩy mạnh trong những năm gần đây. Hiện tại, mỗi năm Cục BVTV kiểm dịch trên 250 nghìn lô hàng nông sản NK, thực hiện tốt các báo cáo phân tích nguy cơ dịch hại góp phần đẩy mạnh XK nông sản Việt Nam. Đặc biệt, hiện Cục cũng đang tăng cường việc kiểm soát nguy cơ sâu hại từ hàng nông sản NK vào nước ta...
Qua 50 năm thành lập, dù tên gọi cũng như cơ cấu tổ chức qua nhiều thời kỳ được sáp nhập rồi chia tách khác nhau, nhưng Cục BVTV đều có những đóng góp to lớn trong cả thời chiến cho tới giai đoạn hội nhập kinh tế quốc tế. Với những đóng góp lớn lao đó, Cục BVTV đã vinh dự được Nhà nước trao tặng danh hiệu cao quý: Huân chương Độc lập hạng Nhất.