我国是世界上农作物基因资源最丰富的国家之一，长期保存数量居世界首位，蕴藏着大量的有待开发的宝贵基因，这是不断提高农作物产量的源泉和潜在优势，也是我国农业可持续发展的根本。但由于缺乏现代化支撑条件，特别是缺少先进配套的大型实验设施和装备，致使基因的鉴定、研究和利用工作严重滞后，影响了作物新品种的选育效率。因此，为了尽快地利用分子生物学技术进行农作物基因资源鉴定、基因克隆，加快优异种质创新和分子育种，经国家有关部门组织专家反复论证，作为“九五”期间10个国家重大科学工程之一，2000年3月正式立项，我国农业科学领域和生命科学领域的第一个国家重大科学工程——“中国农作物基因资源与基因改良工程国家重大科学工程”于2003年底竣工并投入使用，该工程由我院作物科学研究所承担建设和运行管理任务。
　　该工程总投资1.4亿元，成为我国唯一具备了世界一流、大规模、高通量和高效率进行农作物基因资源与基因改良研究的现代化设施平台与技术平台。在仪器设备方面，我院通过招标的方式，购置了SNP分析仪、基因型检测仪、高性能质谱蛋白组分析仪、DNA自动提取仪、生物芯片扫描系统等国际一流水平的仪器设备468台（套），总价值8000多万元人民币。为提高科技平台的运行效率，这里的仪器装备面对全国开放，仅2004年就有60多个国内单位利用该技术平台进行研究。
　　依托国家重大科学工程，我院将全院育种研究力量进行战略性重组，新成立作物科学研究所。新所以建立具有国际先进水平的国家作物科学创新中心为目标，针对作物学科发展趋势和国家需求，以增强作物科技创新能力和国际竞争能力为目标，结合自身优势，狠抓学科的优化重组和科研资源的高效利用。提出了集成和整合多学科的优势，实施以种质资源研究为基础，以基因发掘为核心，培育有重大突破的品种，并建立高效的配套栽培技术体系的学科建设宗旨。通过学科调整和重组，形成以作物基因资源与基因改良国家重大科学工程为主要基础平台，以作物种质资源研究与新品种选育、作物栽培生理为主攻方向，以分子育种和基因组学等为主要技术手段的学科专业结构。形成了较为完整的作物科技创新体系，对促进我国农业生物技术研究的发展、解决国家种植业发展中基础性、全局性、关键性、战略性重大科技问题，有效保护和持续高效的开发与利用我国丰富的基因资源具有十分重要的意义。
　　几年来，该工程共主持承担国家“973”、“863”、国家攻关、国家自然科学基金及重大科研专项等国家级项目300多项，国际合作研究63项。尤其是加强了以拥有自主知识产权为目标的新功能基因的研究与农作物优质抗逆分子育种等方面的研究力度，科技创新取得显著进展。共获得国家级奖39项，其中包括国家科学技术进步奖一等奖1项，国家技术发明二等奖2项；培育新品种100多个；获得专利41项；在国际上率先建成小麦、水稻、大豆的核心种质；矮败小麦育种技术研究成果达到世界领先水平，将对传统小麦育种技术产生革命性影响，是继杂交水稻之后，可能产生巨大经济和社会效益的农业领域又一重大科技成果；在优质、多抗、三系杂交棉研究方面取得突破性进展，选育出两个高产、抗病的三系杂交抗虫棉新品种，在全国区试试验中表现优秀，这是国际上首次培育成功三系抗虫杂交棉；出版《中国小麦品种改良及系普分析》等6部学术专著，发表论文800余篇，其中被SCI收录100多篇，主办国际学术研讨会20余次，国内学术会议30多个，培养研究生148名，为提升我国农业科技创新能力提供了强大的科技支撑。
　　作为国际知名的作物基因资源与基因改良中心、我国作物基因资源与基因改良的学科发展基地、技术创新基地、高级人才培养基地和国内外学术交流基地，“中国农作物基因资源与基因改良工程国家重大科学工程”为我国农作物基因资源与基因改良研究提供了设施齐全、设备先进、管理科学、运转高效的研究场所和国家基地，为国家在这一相关领域的重大研究项目提供了必要的条件和技术支撑，成为国内同类研究共享的技术平台，为我国粮食安全和农业可持续发展奠定了坚实的基础。