המחקר והפיתוח החקלאי הוא אחד התחומים שבו פועלת קק"ל מראשית דרכה. בשנות העלייה וההתיישבות, לפני הקמת המדינה, סייעו אנשי קק"ל לא רק בקניית האדמות אלא גם בהכשרה שלהן לגידולים חקלאיים ובפיתוח גידולים כאלה. גם היום, שנים רבות לאחר הקמת המדינה, פיתוח החקלאות במדינת ישראל, שאוכלוסייתה גדלה מדי שנה, הוא צורך קיומי.
תחנות מחקר ופיתוח חקלאיות הפועלות ברחבי הארץ, ובמיוחד בפריפריה, נמצאות תחת אחריות קק"ל מאז שנת 1996. בתחנות אלה מתבצע מחקר המשלב בין חקלאי ישראל למדענים מהאקדמיה, כדי להביא לשימוש יעיל יותר במשאבי האדמה, מזג האוויר והמים בתחום החקלאות בישראל.