三江师范学堂农业博物科时期（1902-1912） 作为中国最早成立的农业院校之一，南京农业大学的起源可追溯至1902年开始筹建的三江师范学堂农业博物科。
光绪二十八年四月二十三日（即1902年5月30日），两江总督刘坤一上奏《筹办学堂情形折》，呈请在原设水师学堂、陆路学堂及格致书院外，另建小、中、高等三所学堂。刘坤一病逝后，三江师范学院由张之洞创办，并于1903年3月开办于江宁府署，同年迁移至北极阁。其后继者魏光熹则主持了三江师范学堂的建造，筹措经费，管理师资，招考学生等具体工作。
三江师范学堂设理化，农业博物，历史，舆地，手工，图画诸科，并设速成科，而农业博物科先后聘请日本农学士伊藤村雄、安腾安为农学教习。
1906年，时任两江总督的周馥将三江师范学堂改名为两江优级师范学堂。改制后的两江师范学堂，利用原有的师资设备，培养理化数学、农学博物和手工图画技艺方面的中学教师，具有促使初等教育走向工农实业生产的意义。课程设立包括有动物学、植物学、矿物学和农艺等。尤其在李瑞清任校长时，注重实用教学，提倡“手脑并用，智识兼修”，开设分类科和选科，注重动手，不尚空谈。把原来只在课堂上讲授的博物科改为农业博物科(农学博物科)，学生必须兼习农学。并先后建立了木工场、金工场、农场和养蚕室、购置农田100多亩，耕牛数十头，供农学博物科生实地实习之用。 南京高等师范学堂（校）农业专修科与东南大学农科时期（1917一1927） 1914年9月2日，韩国钧咨请教育部改“两江优级师范为南京高等师范学校”，并委任江谦为校长筹办南京高等师范学校。
1914年，私立金陵大学首设4年制农科，开中国四年制大学高等农业教育之先河，1930年，农科扩展成为金陵大学农学院。新中国成立以后，私立金陵大学农学院改名为公立金陵大学农学院。
1917年，南京高等师范学校首设农科。
1921年，在将南京高等师范学校部分系科归入东南大学后，国立东南大学在南京正式成立，两校用同一个校园，校门口挂两块校牌，校产和经费也属两校共有，但当时的农业专修科仍属南京高等师范学校。1922年12月，决议将南京高等师范学校并入东南大学。同年7月南京高等师范学校撤销，东南大学学科涵盖文理科、教育科、工科、农科。
自1917年至1927年，涉农学科及院系不断的得到扩充，东南大学农科由农艺系（分设作物、土壤、农具等门）、园艺系、植物病虫害系、农业化学系（附农产制造）、畜牧系、生物系6系。 金陵大学农林科（1914一1929）和农学院时期（1930一1937） 1901年，美国基督教三个教派建立的汇文、基督、益智三所书院合并，成立了私立金陵大学。
1914年2月，裴义理建议金陵大学增设农科，得到批准后，农科正式设立，其目标是“培养农事指导员”，裴义理出任第一任农科科长，1915年任农林科科长。
1916年毕业于康奈尔大学农学院的农学士、农艺教师茵思娄（J:HReisner）接任金陵大学农林科科长，任职10多年，他聘请美国农业科学家和曾留学美国的中国学者任教职，并将美国高等农业教育的办学经验引入，使金大农科从办学宗旨到专业设置，课程配套以至教学、行政管理方面都按美国高等农业教育模式办理。
1930年，金陵大学将原来的文理科扩充为文学院、理学院，农林科也扩充为农学院。同时，燕京大学农业速成科停办，原有的资产转入金陵大学农学院，一批毕业于国外农学院的教师回到金陵大学任教，师资力量得到了扩充。 国立中央大学农学院时期（1928一1937） 1928年5月，国民政府始改第四中山大学为国立中央大学。农学院也成为国立中央大学农学院。 1949年4月，南京解放，中央大学农学院的教学工作未受影响。1949年8月8日，根据南京市军管会文教委员会通知，国立中央大学改名为国立南京大学。12日，成立国立南京大学校务委员会，中央大学农学院也随之更名为南京大学农学院。
抗战胜利后，金陵大学回迁至南京汉口路原址，并于9月份如期开学。根据华东军政委员会教育部的决定及《金陵大学、金陵女子文理学院两校合并筹备委员会拟具的两校合并方案》，1951年9月，两校合并为公立金陵大学。至此，金陵大学农学院结束了37年的教会学校历史。
1952年10月20日，由于全国的院系调整，主要由金陵大学农学院、南京大学农学院和浙江大学农学院部分系科合并成立的南京农学院正式开学上课。
1963年国务院决定将南京农学院列为全国重点高校，由农业部和江苏省双重领导，以农业部为主。此时的南京农学院已有在校本科生2500名，专科生500余名，同时继续举办函授专修科。 1966年5月至1976年10月，中国发生了一场史无前例的“文化大革命”。这场动乱首先从文化、教育战线开始，使得各级的学校遭到了前所未有的破坏，高等农业院校也被迫经历了撤销、搬迁、并校的过程。南京农学院也在搬迁并校中，受到了严重破坏，教学科研工作限于停顿。
1971年底，江苏省革委会决定南京农学院与苏北农学院合并，改名为江苏农学院，师生、图书、设备全部迁往扬州市。南农被合并后，所属农业遗产研究室和小麦品种研究室划归江苏省农科院，原有卫岗校舍与校园上地，被其他单位占用，所有农、牧场被限期交给南京市。 1979年1月，中共中央办公厅发出了“关于南京农学院复校问题”的电报指示，1979年1月11日，中共农林部党组、中共江苏省委联合提出了“贯彻中央关于南京农学院复校问题的实施意见”。不久，由农林部和江苏省革委会联合向国务院报告，恢复南京农学院为全国重点学校，实行农林部和江苏省双重领导，以部为主的领导体制。
1979年，南京农学院在原校址恢复建制，江苏农学院仍在扬州校址办学。
1984年7月31日，教育部、农牧渔业部同意南京农学院更名为南京农业大学，10月20日召开了成立大会暨庆祝校庆70年大会。
1998年12月，南京农业大学正式进入全国“211工程”重点建设的大学行列。
1999年4月，首批通过全国高校本科教学工作优秀评价。
2000年2月，由农业部划转教育部直接管理。
2000年6月，建立研究生院，是全国56所具有研究生院的高校之一。
2007年4月，再次以优秀成绩通过教育部本科教学工作水平评估。
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