Гидромелиоративные работы на территории Беларуси проводились начиная с XVI столетия, о чем свидетельствуют каналы королевы Боны в Малоритском районе, на бывших землях Радзивиллов в Давид-Городке, Столине, и др. В XVIII столетии на территории республики с целью транспортировки грузов начали активно использовать водные пути: Днепро-Бугский (Королевский) канал соединил р. Пину с р. Муховец, обустраивался Огинский канал, который через реки Щару, Неман, Ясельду, Пину, Припять и Днепр соединил водной магистралью Балтийское и Черное моря, и ряд других каналов.

 В XIX столетии возникла необходимость интенсификации земледелия, которую в условиях сильной заболоченности невозможно было осуществить без гидротехнической мелиорации земель. В 1853 г. Министерство Государственных Имуществ разослало Губернским Палатам Госимуществ циркуляр, который предписывал «приступить к осушению казенных земель, почитая это делом первостепенной важности». После крестьянской реформы 1861 г. был разработан Генеральный план осушения (1873) более 8 млн. га земель в Западном регионе России. В 1874 г. Западная экспедиция руководством генерала И.И. Жилинского приступила к осушению земель. Спустя четыре года проект получил золотую медаль на Всемирной выставке в Париже, хотя в Западной Европе опыт осушения был гораздо больше.

 Создание Минской болотной опытной станции явилось следующей ступенью решения мелиоративных проблем. По инициативе членов Минского общества сельского хозяйства в 1910 г. при Минском Губернском Земстве была создана специальная болотная комиссия, которая занялась вопросами организации опытной станции с опытными полями при ней. Основные исследования предполагалось производить в опытных хозяйствах с типичными для различных районов осушения условиями. 22 февраля 1910 г. Постановлением Минского Губернского Комитета по делам земского хозяйства в Минске была учреждена Минская болотная опытная станция, начавшая работу в 1911 г., которая совместно с отделом мелиорации и культуры болот Белорусского НИИ сельского и лесного хозяйства впоследствии была преобразована во Всесоюзный научно-исследовательский болотный институт.

 Для руководства станцией был приглашен известный в то время ученик К.А. Тимирязева, магистр ботаники, главный специалист Департамента Земледелия по культуре болот А.Ф. Флеров. До вступления в должность А.Ф. Флеров был командирован за границу и ознакомился с постановкой опытного болотного дела в ряде стран Европы. После возвращения им была разработана подробная программа деятельности Минской болотной опытной станции (МБОС), в числе основных направлений которой намечены: изучение и исследование болот Минской Губернии; выработка методов и приемов мелиорации болот; постановка специальных опытов на болотах и изучение, прежде всего, влияния на урожайность внесения различных удобрений; проведение в лабораториях станции различного рода анализов, в частности, почв, воды и т.п.; разработка рекомендаций по мелиорации болот и их сельскохозяйственному освоению, а также бесплатное обеспечение ими всех желающих; пропаганда передовых приемов освоения болот; помощь в организации опытных участков всем заинтересованным лицам; издание научных трудов станции.

Первым опытным хозяйством Минской болотной опытной станции выбрали участок «Кукутелка» в имении Лахва недалеко от станции Лунинец в Полесье. Полевые опыты в этом хозяйстве под руководством В.Р. Редигера и А.Ф. Флерова были начаты весной 1912 г. Уже первые опыты показали, что проведение гидромелиоративных работ дает экономический эффект. Признанием заслуг ученых, работавших в опытном хозяйстве, стали названия деревень: Флерово, Черебасово, Редигерово, Моносеево.

 В конце 1913 г. вместо А.Ф. Флерова, который был избран профессором Донского политехнического института, директором станции назначен А.Т. Кирсанов. Он предложил использовать Комаровское болото общей площадью около 218 га, близко расположенное к окраине Минска, в качестве второго опытного болотного хозяйства МБОС.

 С 1912 по 1917 гг. станция издавала журнал «Болотоведение» (под редакцией А.Ф. Флерова, затем А.Т. Кирсанова) и Труды Минской болотной опытной станции. На страницах журнала и трудов станции публиковались виднейшие ученые того времени — А.Ф. Флеров, А. Т. Кирсанов, А.Н. Костяков, А.Д. Дубах, В.С. Доктуровский, В.Н. Сукачев, М.В.  Докукин, Н.А. Тюленев и др.

 Станция осуществляла методическое руководство опытным болотным делом во всей республике, где в конце 20-х гг. действовал ряд болотных опытных хозяйств, опорных болотных пунктов и других опытных учреждений. В 1927—1929 гг. в состав станции входила специальная экспедиция под руководством профессора В.Р. Вильямса по изучению болот республики. За этот период она обследовала свыше 200 тыс. га болот, провела на них почвенные, ботанические и другие изыскания.

 В 1930 г. на базе Минской болотной станции, а также отдела осушения и культуры болот Белорусского НИИ сельского и лесного хозяйства организуется Всесоюзный научно-исследовательский институт болотного хозяйства. За период с 1930 по 1941 гг. получены многочисленные экспериментальные данные по целому ряду направлений: изучению болот в целях их сельскохозяйственного использования (типы болот, их геоботаническая и агрохимическая характеристика), изучению и разработке севооборотов на осушенных болотных почвах; эффективности минеральных удобрений и микроэлементов и разработке конструкций специальных сельскохозяйственных машин и орудий для механизации работ на торфяных почвах; двустороннему регулированию водного режима на болотах и его влиянию на урожай сельскохозяйственных культур, и многих других.

 В июне 1941 г. институт переехал в новое здание. На второй день войны попаданием бомбы оно было разрушено. Пожар уничтожил библиотеку, карты, исходные материалы по изучению болот, рукописи и другие материалы. Многие результаты исследований были безвозвратно потеряны, деятельность института была прервана. Военнообязанные сотрудники института сражались на фронтах Великой Отечественной войны, в партизанских отрядах, работали на оборонных предприятиях в тылу. Смертью храбрых пали Иван Яковлевич Арнаутов, Павел Григорьевич Войцехович, Мордух Аронович Каплан, Григорий Игнатьевич Пикулик, Борис Николаевич Саковец, Евгения Ивановна Кесарева. Замучены в фашистских застенках Зиновий Григорьевич Толчинский и Григорий Давидович Эркин.

Вскоре после освобождения Минска Белорусский научно-исследовательский болотный институт был восстановлен и вошел в состав Академии наук БССР. С 1966 г., в период активного мелиоративного строительства, в Белорусском научно-исследовательском институте мелиорации и водного хозяйства (БелНИИМиВХ) функционировало 25 отделов и лабораторий. В 70-е гг. в институте и на станциях трудилось около 600 научных и инженерно-технических работников, из них 90 кандидатов и докторов наук. В числе достижений этого периода — разработка различных дренажных систем, исследование дождевания сельскохозяйственных культур в условиях Беларуси, изучение закономерностей трансформации торфяных почв под влиянием осушения и сельскохозяйственного использования, и многое другое. Институтом получен ряд авторских свидетельств на приборы, конструкции и устройства, которые нашли широкое применение в мелиоративном и водохозяйственном строительстве. 

За успехи в развитии мелиоративной науки и подготовке научных кардров 22 мая 1980 года указом Президиума Верховного Совета СССР институт был награжден орденом Трудового Красного Знамени.

В период 1980—1992 гг. функции института расширились. Главными направлениями работы стали совершенствование, проверка на экспериментальных базах и внедрение в производственных условиях перспективных методов и способов мелиорации, освоение и эффективное сельскохозяйственное использование переувлажненных земель; создание новых конструкций осушительных и осушительно-увлажнительных систем, технологий их строительства и эксплуатации; разработка и создание опытно-производственных образцов машин, механизмов и рабочих органов для механизации эксплуатационных работ на мелиоративных системах. Результаты многолетних научных исследований в республике по мелиорации включены в энциклопедический справочник «Мелиорация». Основные разработки института вошли в «Руководство по проектированию и изысканиям объектов мелиоративного и водохозяйственного строительства Белорусской ССР». Всего издано более 300 наименований научных сборников и монографий, рекомендаций и нормативных документов. Получено 203 авторских свидетельства на изобретения, внедрено 198 изобретений и рацпредложений. НПО «БелНИИМиВХ» осуществляло широкие научные связи с научно-исследовательскими и проектно-изыскательскими организациями страны, многими опытными станциями, мелиоративными организациями, колхозами и совхозами. Налажено плодотворное сотрудничество со многими зарубежными научными учреждениями Финляндии, Чехословакии, Румынии, Польши и др.

 С 1992 г. Белорусский научно-исследовательский институт мелиорации и луговодства (БелНИИМиЛ) вместе с одноименным НПО входят в состав Академии аграрных наук Республики Беларусь. В 1992—1995 гг. исследования института были направлены на разработку экологически обоснованных способов мелиорации переувлажненных земель, конструкций мелиоративных систем, технологий их эксплуатации. Большое внимание уделялось различным аспектам расширенного воспроизводства плодородия мелиорированных почв в основных природных зонах республики, выявлению факторов, лимитирующих продуктивность сельскохозяйственных культур на осушенных землях. Расширены исследования, направленные на создание зональных систем земледелия и луговодства с учетом особенностей почвенного покрова и загрязнения земель радионуклидами.

 В 1996—2000 гг. институт работал над выполнением трех заданий первого уровня государственной научно-технической программы «Агрокомплекс». В результате выполнения заданий программы получены новые данные об изменении состояния мелиоративных систем, водном режиме осушенных почв, влиянии осушения и сельскохозяйственного использования на свойства и плодородие торфяных и минеральных почв. Разработаны технологические регламенты создания высокопродуктивных лугов длительного пользования на торфяных почвах, создания и рационального использования пастбищ, технология консервирования кормов из массы зеленых трав, позволяющая снизить потери питательных веществ менее чем на 10—15 %. Определены наиболее эффективные и целесообразные мероприятия по эксплуатации мелиоративных систем, принципы и методы реконструкции и восстановления устаревших систем. Велась доработка серии машин и механизмов по уходу за мелиоративной сетью.

В 2001—2005 гг. институт работает по двум заданиям первого уровня государственной научно-технической программы «Агрокомплекс» и четырем заданиям фундаментальной тематики. Заданием «Мелиорация» предусматривается решение проблем экономического поддержания сложного комплекса мелиоративных систем в работоспособном состоянии, эффективного использования мелиорированных земель, обеспечивающих достижение высокой продуктивности сельскохозяйственных культур при минимальных издержках и удовлетворении экологических требований. Эти проблемы решаются дифференцированно к основным природно-климатическим зонам республики. Реализация задания позволит получить эффект в виде повышения продуктивности земель на 4—6 ц/га к.ед. за счет улучшения водного режима, обеспечит сокращение материальных, энергетических затрат и улучшение экологических условий на мелиорированных землях. Задание «Луговодство» решает проблему реализации биоклиматического потенциала сенокосных и пастбищных земель на площади около 3 млн. га, обеспечения животноводства полноценными травяными кормами в разрезе природных зон, снижения себестоимости и улучшения качества продукции. В конце 2006 г. Указом Президента Республики Беларусь институт был реорганизован в Республиканское научное дочернее унитарное предприятие «Институт мелиорации» с филиалами «Витебская опытная мелиоративная станция Института мелиорации» и «Экспериментально-производственное предприятие Института мелиорации» и вошел в состав вновь созданного Научно-практического центра Национальной академии наук Беларуси по земледелию.

 В настоящее время Институт мелиорации входит в состав Республиканского научно-практического центра Национальной академии наук Беларуси по земледелию и осуществляет научное обеспечение более 4,3 млн. га сельскохозяйственных земель, в т.ч. 2,9 млн. га осушенных и 1,4 млн. га неосушенных сенокосов и пастбищ. Институт участвовал в разработке государственных народнохозяйственных и социальных программ: «Государственная программа возрождения и развития села», «Республиканская программа «Сохранение и использование мелиорированных земель», Республиканская комплексная программа кормопроизводства (программа «Корма»).

 Институтом разработаны теоретические основы и технические решения комплексной мелиорации болот и заболоченных земель для основных регионов их распространения — Полесья и Поозерья. В течение всех лет работы института в нем одновременно развивались инженерные, агромелиоративные и сельскохозяйственные исследования. С самого начала его деятельности организован системный мониторинг влияния мелиорации и сельскохозяйственного использования на природные комплексы. Особая роль института мелиорации — изучение различных аспектов осушения болот и сельскохозяйственного использования торфяных почв. Признанием заслуг в этом направлении явилось присуждение его сотрудникам В.И. Белковскому, А.П. Лихацевичу, А.С. Мееровскому, Н.Н. Семененко премий Национальной академии наук Беларуси.

 Институт стал крупным центром подготовки научных кадров. С 1965 г. начал работать специализированный совет по присуждению ученых степеней доктора и кандидата технических и сельскохозяйственных наук по специальности «мелиорация, рекультивация и охрана земель», «кормопроизводство и луговодство», на котором было защищено 16 докторских и более 200 кандидатских диссертаций.

 Институт осуществляет взаимодействие в соответствии с заключенными договорами о научно-техническом сотрудничестве с Институтом гидротехники и мелиорации Украинской академии аграрных наук, Польским институтом мелиорации и луговодства, НИИ экологического луговодства КНР, Всероссийским НИИ кормов им. В.Р. Вильямса, Московской сельскохозяйственной академией им. К.А. Тимирязева и Воронежской государственной лесотехнической академией, Волгоградской государственной лесотехнической академией, Всероссийским научно-исследовательским институтом гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова, Московским государственным университетом природообустройства, Научно-информационным центром Межгосударственной координационной водохозяйственной комиссии Центральной Азии; с ГНУ «Поволжский научно-исследовательский институт эколого-мелиоративных технологий» Российской академии сельскохозяйственных наук, а также с учеными Германии, Голландии, Швеции, Китая, Литвы. Разработки института защищены патентами (свыше 260), значительная часть которых внедряется в производство.

В 2010 году за разработку и широкое использование ресурсосберегающих способов мелиорации, ремонта и эксплуатации мелиоративных систем и в связи с 90-летием мелиоративной науки Беларуси институт награжден Почетной грамотой Совета Министров Республики Беларусь.

 В 2012 году институт выполняет задания государственной программы научных исследований «Инновационные технологии в АПК», государственной научно-технической программы «Агрокомплекс — устойчивое развитие», Национальной программы исследований и использования космического пространства в мирных целях на 2008—2012 годы, Государственной программы социально-экономического развития и комплексного использования природных ресурсов Припятского Полесья на 2010—2015 годы, ГНТП «Леса — продуктивность, устойчивость, эффективное использование», 2011—2015 гг.

Возглавляет институт кандидат технических наук, доцент Анженков Александр Сергеевич.

Ученый секретарь — кандидат технических наук Свиридович Тамара Григорьевна.

Большой вклад в развитие научных исследований и становление института внесли в разное время ученые В.В. Адамов, Г.И. Афанасик, В.И, Белковский, Б.Б. Бельский, А.Н. Геращенко, З.Н. Денисов, Н.А. Дрозд, П.И. Закржевский, В.М. Зубец, А.И. Ивицкий, В.Ф. Карловский, К.Я. Кожанов, Т.Н. Кулаковская, Г.И. Лашкевич, А.П. Лихацевич, И.С. Лупинович, Г.М. Лыч, А.И. Михальцевич, Э.И. Михневич, А.И. Мурашко, А.Ф. Печкуров, Е.В. Руденко, Н.В. Синицын, С.Г. Скоропанов, С.И. Тризно, В.Ф. Шебеко, Г.Д. Эркин, и многие другие.