浙江省农业科学院下属的多个研究机构各司其职，致力于农业领域的科学研究和技术创新。
作物与核技术利用研究所，作为浙江辐照中心和水稻研究所，主要致力于优质、高产农作物品种的选育、杂种优势利用以及核技术在育种中的应用。拥有国家实验室和原原种基地，如国家水稻改良中心辐射育种实验室和大豆、大麦改良分中心。
蔬菜研究所是浙江省农业新品种引进开发中心，专注于蔬菜瓜果品种的选育、引进以及高效栽培技术研究，培育的浙杂番茄、之豇豇豆等系列品种在全国享有较高知名度。
园艺研究所主要进行果树、瓜类等的研究开发，如早熟蜜梨“翠冠”和猕猴桃“布鲁诺”等新品种已在多地广泛应用，设有高新技术创新基地。
畜牧兽医研究所专注于畜禽品种选育和饲养技术、饲料开发利用等，如“杜洛克”猪品种和高产蛋鸭配套系，成果已在省内外广泛推广。
蚕桑研究所致力于蚕桑品种选育和配套技术的研究，培育出一大批新品种，为蚕桑产业提供技术支撑。
环境资源与土壤肥料研究所研究新型肥料、土壤修复和农业废弃物利用，设有土壤肥料检测中心和GIS实验室。
植物保护与微生物研究所致力于农作物病虫害防治和生物农药研发，为食品安全提供保障。
病毒学与生物技术研究所聚焦病毒研究、基因工程疫苗开发，以及作物品质改良。
食品加工研究所专注于农产品保鲜加工，开发了果蔬节能保鲜技术，致力于保鲜加工创新基地的建设。
农产品质量标准研究所承担农产品质量检测任务，拥有国家认可的检测中心。
农村发展与信息研究所涉及农业区划、软科学及农业应用软件开发，提供农业科技期刊编辑和培训服务。
柑桔研究所位于黄岩，致力于柑桔品种改良和病虫防治，推广优良新品种。
亚热带作物研究所研究亚热带植物资源，引进南方特色树种，如华盛顿棕榈和加拿利海枣。
花卉研究开发中心专注于棉麻花卉种质资源研究，进行新品种选育和产业化开发。
玉米研究所位于地阳市，研究玉米品种选育、高产栽培技术及深加工技术。
浙江省农业科学院，成立于1911年，现为浙江省政府直属的综合性纯公益类农业科研机构，坐落在美丽的杭州市东北隅。该院前身为浙江农事试验场，创办于清末宣统三年（1911）。1938年合并建立为浙江省农业改进所。新中国成立后，1951年发展为浙江省农业科学研究所，1956年，迁至现址。