Університет не може існувати без плідної науково-дослідної діяльності. Житомирський національний агроекологічний університет протягом усієї історії свого функціонування активно займається науковими розробками. У період 1922–1982 рр. управління науковим процесом здійснював проректор інституту з навчально-наукової роботи.

Постійні наукові здобутки вчених та розширення структури ВНЗ сприяли створенню у червні 1983 р. науково-дослідного сектору на чолі з проректором з наукової роботи. Обов'язки щодо координування науковою діяльністю університету у цей період здійснювали В.Г. Куян (1983–1988 рр.),  М.К. Циганок (1988–1996 р.).

У 1994 році відбулася чергова реорганізація університету, внаслідок чого науково-дослідний сектор був перетворений у Науково-дослідний центр (НДЦ). Керівництво з 1996 по 1999 рр. здійснював М.ІДідуху 1999–2002 рр. — В.М. Положенець. Протягом 2002–2008 рр. на чолі НДЦ стояв П.П. Надточій, з 2008 — І.Г. Грабар. У 2011 р. завідувати службою наукових досліджень та інноваційного розвитку (саме так з 2005 року став зватися НДЦ) став О.В.Скидан.

До складових елементів університетської системи наукової діяльності та інноваційного розвитку зараховується науково-дослідний інститут регіональних екологічних проблем, чотири науково-інноваційні інститути, дослідне поле, Ботанічний сад, відділ аспірантури і докторантури, дві спеціалізовані вчені ради із захисту кандидатських і докторських дисертацій.

Служба наукових досліджень та інноваційного розвитку здійснює свою діяльність згідно з Положенням про науково-дослідні, дослідно-конструкторські та технологічні роботи у вищих навчальних закладах. Основними її завданнями є ефективне використання наукового потенціалу університету для вирішення наукових та науково-технічних проблем аграрного сектору України в ринкових умовах. На основі державних науково-технічних програм і пріоритетних напрямів розвитку аграрної науки служба розробляє програми та тематичні плани науково-дослідних робіт, формує фінансові та матеріально-технічні ресурси для їх виконання; створює творчі наукові групи та колективи; організовує і контролює виконання науково-дослідних робіт структурними підрозділами університету, підготовку звітів за результатами проведених досліджень, захист їх на експертних комісіях; проводить оцінку наукових розробок; вносять пропозиції щодо їх використання і впровадження у виробництво.

Також до функціональних обовязків служби належить координація і планування науково-дослідних робіт всіх структурних підрозділівфакультетів і кафедр, що забезпечує ефективне використання наукового потенціалу університету. При цьому набутий досвід поєднується з перспективами розвитку аграрної науки, державними науково-технічними програмами.

Служба наукових досліджень пропагує наукові розробки університету, організовує проведення наукових, науково-практичних конференцій, симпозіумів, семінарів, готує матеріали для республіканських та регіональних виставок науково-технічної продукції. У цій важливій справі використовується історичний досвід, традиції, специфіка Поліського регіону.

Загальнодержавного значення набули двадцятипятирічні дослідження впливу наслідків Чорнобильської катастрофи на сільськогосподарське виробництво і соціально-економічні проблеми життєдіяльності регіону, які розглядалися вченими на багатьох наукових конференціях. Видано збірники доповідей цих конференцій «Досвід подолання наслідків Чорнобильської катастрофи в сільському і лісовому господарстві — 25 років після аварії на ЧАЕС». У 2005 році започатковано проведення  міжнародних конференцій

«Екологія: проблеми адаптивно-ландшафтного землеробства». Кожного року проводяться міжнародні науково-практичні конференції з питань ветеринарії, економіки сільського господарства і АПК, лісового господарства та інші.

Останнє десятиріччя активної та плідної праці науковців університету дало світу понад 40 технологій і рекомендацій з питань ведення сільськогосподарського виробництва в регіоні. Протягом цього часу було захищено більш ніж 200 дисертаційних робіт на здобуття наукового ступеня кандидата та доктора наук. За результатами досліджень щорічно видається 12– 15 підручників та посібників з грифом Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України, Міністерства аграрної політики та продовольства України, 15–20 монографій, близько 10 патентів на винаходи. Науковці університету в останнє пятиріччя отримали 23 авторських свідоцтва і патенти на винаходи, видали для впровадження у виробництво десятки методичних рекомендацій.

Отримати результати у науковій діяльності можливо лише при постійній і наполегливій праці. Тому стратегія подальшого розвитку наукової та інноваційної діяльності в університеті спрямована на реалізацію принципу науковості освітньої діяльності шляхом формування змісту навчальних дисциплін у відповідності з останніми науковими уявленнями та досягненнями у відповідній галузі науки; забезпечення інтеграції науково-дослідної діяльності й навчання, коли навчальний процес ґрунтується на сучасних наукових дослідженнях та використанні інформаційно-комунікаційних технологій навчання; створення та розвиток інфраструктури підтримки інноваційної діяльності (наукових лабораторій, експериментальних проблемних груп, відділів інноваційної діяльності та провайдингу) для забезпечення ефективного партнерства університетської науки і бізнесу; забезпечення розвитку та створення нових наукових шкіл шляхом моніторингу пріоритетних напрямів фундаментальних і прикладних досліджень; коригування напрямів досліджень відповідно до вимог замовників і споживачів; підвищення рівня фундаментальних досліджень і прикладних розробок; посилення дослідницької компоненти в програмах підготовки висококваліфікованих фахівців тощо; активізацію діяльності університету та його структурних підрозділів у розробленні та реалізації державних цільових, галузевих і регіональних соціально-економічних проектів та програм; проведення експертно-аналітичного оцінювання наукових розробок для органів управління всіх рівнів і субєктів господарювання; формування портфеля договірних замовлень на дослідження; подальший розвиток і поглиблення наукового співробітництва шляхом формування наукових колективів із науково-педагогічних працівників Університету, інших вищих навчальних закладів України та зарубіжжяпровідних вітчизняних і зарубіжних учених та фахівців-практиків для проведення нових, міждисциплінарних за характером, досліджень, у тому числі – виконання спільних наукових програм і підготовки спільних наукових праць; підвищення наукової активності всіх суб'єктів освітнього процесу та формування нового покоління педагогів-дослідників шляхом покращення якості підготовки та захисту дисертаційних досліджень, зростання ефективності роботи аспірантури, впровадження ефективної системи мотивації підготовки та захисту докторських дисертацій; розроблення цілісної системи пошуку і відбору талановитої студентської молоді; забезпечення роботи Студентського наукового товариства; проведення активної політики трансферу наукових результатів у навчальний процес і професійне середовище шляхом проведення конференційсимпозіумів, круглих столівметодологічних семінарів, проблемних лекцій тощо; реалізацію потенціалу ботанічного саду, дослідного господарства, лабораторій університету та підвищення їх ролі в освітній та науковій діяльності; нарощування матеріально-технічної бази дослідного господарства, лабораторій університету для забезпечення проведення наукових досліджень на сучасному рівні.