В России первые научные высказывания по А. принадлежат М. В. Ломоносову. Он впервые дал объяснение происхождения гумуса почвы из органических остатков растений. В 1825 профессор Московского университета М. Г. Павлов опубликовал первое русское руководство по А. «Земледельческая химия». В 60-х гг. 19 в. начались исследования А. Н. Энгельгардта, который организовал в Петербургском земледельческом институте агрохимическую лабораторию и предложил использовать на удобрение фосфориты. К этому же времени относится деятельность Д. И. Менделеева в области А.: под его руководством были поставлены географические опыты с минеральными удобрениями. Важное значение для развития А. в России имела научная и общественная деятельность К. А. Тимирязева; он был инициатором постановки первых вегетационных опытов по изучению питания растений. В дореволюционной России А. не уделялось должного внимания, высшие с.-х. учебные заведения не имели самостоятельных кафедр А. Одним из крупных центров агрохимических исследований была кафедра частного земледелия Московского с.-х. института (ныне Московская с.-х. академия им. К. А. Тимирязева), которую возглавлял Д. Н. Прянишников, другим — кафедра почвоведения Лесного института (Петербург), которой руководил П. С. Коссович. Большие заслуги в разработке важнейших теоретических и практических проблем А. принадлежат Д. Н. Прянишникову. Им опубликованы многие работы по вопросам питания растений, действию удобрений, их практическому применению и другим важнейшим вопросам А. Велико также значение работ К. К. Гедройца по изучению поглотительной способности почв, А. Г. Дояренко по разработке серии точных методов исследования динамики почвенных процессов в связи с изменением в ней водно-воздушного режима.
После Великой Октябрьской социалистической революции были созданы крупные научно-исследовательские центры, опытные агрохимические станции, открыты специальные кафедры А. (1928) в с.-х. институтах. В 1919 по инициативе Д. Н. Прянишникова, Э. В. Брицке и Я. В. Самойлова был организован Научный институт по удобрениям, переименованный (1933) в Научно-исследовательский институт по удобрениям и инсектофунгицидам им. Я. В. Самойлова. В 1923 этим институтом под Москвой было организовано Долгопрудное опытное поле (ныне Долгопрудная агрохимическая опытная станция им. Д. Н. Прянишникова), где проводятся многолетние полевые опыты с минеральными удобрениями, по фосфоритованию и известкованию почв, изучаются различные формы удобрений и гербицидов, разрабатываются теоретические вопросы в области А. В 1931 создан Всесоюзный институт удобрений и агропочвоведения. В 1944 организована лаборатория А. в Почвенном институте им. В. В. Докучаева. За годы Советской власти учёные провели комплекс агрохимических исследований по повышению плодородия почв и урожайности. Видную роль в развитии учения о свойствах почв в связи с питанием растений и применением удобрений сыграли советские исследователи Н. С. Авдонин, Д. Л. Аскинази, Е. В. Бобко, М. В. Каталымов, А. Т. Кирсанов, В. М. Клечковский, А. Н. Лебедянцев, П. Г. Найдин, Я. В. Пейве, А. В. Петербургский, И. И. Синягин, Ф. В. Турчин, Ф. В. Чириков и др. Многое сделано по изучению эффективности разных форм удобрений, способов и доз их внесения, по применению микроэлементов под различные культуры. Советские учёные-агрохимики показали, что внесение суперфосфата в гранулированной форме изменяет его взаимодействие с почвой, микрофлорой и растениями; поглощение его почвой резко сокращается, а использование растениями возрастает. Большое внимание уделяется вопросам локального внесения удобрений (в лунки, гнёзда, рядки). Создание в СССР специальных институтов и опытных станций по изучению возделывания хлопчатника, сахарной свёклы, льна, чая, картофеля и др. культур обеспечило проведение большого числа опытов по действию удобрений на величину и качество урожая этих культур. В 1963—65 в Почвенном институте им. В. В. Докучаева разработана почвенно-агрохимическая карта СССР, на которой выделены 7 почвенно-агрохимических зон и внутри каждой зоны районы, различные по эффективности минеральных удобрений. В 1964 в СССР создана агрохимическая служба (с сетью агрохимических лабораторий) по вопросам химизации сельского хозяйства.