2010年，西北农林科技大学为充分发挥学校旱区节水农业方面的整体优势，全面提升该学科群的发展水平，创建国内一流、国际知名的科研基地，组建成立了跨学院、跨学科，相对独立的学术研究机构和多学科共享的科研平台——西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院。至此，我校整合了国家节水灌溉杨凌工程技术研究中心、旱区农业水土工程教育部重点实验室、农业部旱地作物生产与生态重点开放实验室、农业部西部旱区节水工程重点开放实验室和陕西省现代节水农业工程技术研究中心等国家、省部级研究基地。
研究院占地面积260亩，实验条件优越，现有室内实验室近万平米。拥有一大批先进的仪器设备。如高精度蒸渗仪、离子色谱仪、光合作用测定系统、涡动开路相关系统、植物生理监测系统、波纹比系统、土壤水分测定系统、自动凯氏定氮仪、PF高速离心机、混凝土快速冻融试验机、植物根系生长监测系统等。自制或研制的大型实验装置有20余台套，如土壤水溶质迁移实验装置、日光温室大棚、大型移动遮雨棚、大型实验土槽、大型测坑等。
根据学科布局，研究院科研组织体系由作物需水调控研究所、节水耕作栽培研究所、节水灌溉技术研究所、水土资源管理研究所、旱区作物高效用水国家工程实验室、旱区农业水土工程教育部重点实验室、农业部作物高效用水重点实验室、农业部西北黄土高原作物生态与耕作重点实验室、国家节水灌溉杨凌工程技术研究中心、陕西省现代节水农业工程技术研究中心构成的“四个研究所、一个国家工程实验室、三个部属重点实验室和一个国家工程技术研究中心、一个省属工程技术研究中心”构成。
在其体系内组建有4个 学科团队。团队形成“唯实、协作、高效、创新”的科研文化，秉持这种文化精神，紧紧围绕国家现代农业发展重大战略需求，着力我国旱区农业绿色高效用水理论与技术研究，取得了一批重要科研成果，获国家科技进步二等奖1项、国家技术发明二等奖1项、省部级一等奖7项、省部级二等奖4项，发表论文975篇，出版专著24部，授权发明专利123件，制定技术标准12项，成果实现转化，在生产中得到大面积推广和应用，促进了产业科技进步。对构建旱区节水农业技术体系和区域农业高效用水模式，发展旱区节水农业理论，支撑引领旱区现代农业发展，为确保国家粮食安全、生态安全和战略水安全做出自己应有的贡献。作物需水机理与调控和节水关键产品与装备2个学科方向经学校双一流建设专家组认定达到世界一流，初步实现农业工程学科达到国内领先国际知名。