湖南省畜牧兽医研究所前身为长沙乳牛场，建于1952年4月，位于长沙市南门外大林子冲；1958年3月在南郊烂泥冲长沙农场内建立种畜禽基地并与该场合并，更名为长沙混合种畜场，隶属省农业厅;1959年1月更名为湖南省畜牧试验站，隶属省农科院。1964年省编办批准成立湖南省畜牧兽医研究所，隶属省农科院，郴州种畜场为其分所。1969年、1970年郴州分所和省所相继撤销。1973年3月，经湖南省革委会批准，恢复湖南省畜牧兽医研究所，隶属省农科院，1975年8月迁建现址（长沙市芙蓉区泉塘），占地239亩。1978年至今隶属省农业局（厅）。1978年省委组织部批准建立湖南省家畜育种工作站，与湖南省畜牧兽医研究所合署办公，核定编制155人。
建所以来，在省委、省政府的关怀和主管部门的直接领导下，得到了长足的发展。现为隆平高科技园成员单位，占地近400亩，固定资产3500万元；拥有一大批包括博士和高级专家在内的优秀科学研究、成果开发推广和行政管理人才；与湖南农大、湖南师大联合设有动物遗传育种、兽医、动物营养、草业科学和生物技术五个硕（博）士点。内设5个中心，形成了产、学、研、推相配套的学科体系。科研中心下设动物遗传育种与繁殖重点实验室及动物疫病、动物保健、动物营养与饲料、畜禽产品加工、养猪、养禽、草食动物、牧草、生物技术、科技信息等11个研究室，先后获得省级和国家级科技成果奖70余项；种苗中心建有国家级种公牛站、奶牛原种场、省级种猪场、祖代鸡场和牧草种苗（籽）基地；技术推广中心建有科技信息部、技术培训部、技术推广服务部和《湖南畜牧兽医》杂志社等技术推广服务机构；开发中心建有饲料厂、预混料厂、动物药厂、食品加工厂等科研试验、成果转化与高新技术产品开发基地；行政后勤保障中心包括办公、人事、计财、保卫和后勤服务等科室。