Ngày đầu thành lập, Sở Nông - Lâm nghiệp Khu có 60 cán bộ CNVC công tác tại văn phòng Sở và các trạm, trại; đến năm 1958 thành lập các đơn vị sản xuất, gồm: Nông trường quân đội Mộc Châu, Nông trường Quân đội Tô Hiệu, Nông trường Quân đội Chiềng Khương. Trong thời kỳ này, đội ngũ cán bộ, kỹ sư ngành Nông nghiệp đã tích cực vận động nông dân sản xuất, cải tiến công cụ, làm thủy lợi, khai hoang ruộng nước. Đồng thời, tiến hành cuộc vận động hợp tác hóa nông nghiệp, phát triển sản xuất và kết hợp hoàn thành cải cách dân chủ; thành lập các trường, trạm, trại, HTX nông nghiệp, nông trường, tổ chức đón cán bộ và đồng bào miền xuôi lên xây dựng kinh tế miền núi. Trong những năm kháng chiến chống Mỹ, với khẩu hiệu “thóc không thiếu một cân, quân không thiếu một người” cán bộ, kỹ sư của ngành không quản ngại hy sinh, gian khổ, cùng nông dân bám đồng ruộng duy trì sản xuất, bảo đảm lương thực phục vụ chiến đấu.

Qua nhiều thăng trầm của lịch sử, nhiều lần chia tách, sáp nhập và thay đổi tên gọi khác nhau, đội ngũ cán bộ, kỹ sư, CNVC ngành Nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy lợi của tỉnh luôn quyết tâm hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ, xứng đáng là ngành mũi nhọn quan trọng của tỉnh. Điểm nhấn là từ năm 1986, thực hiện công cuộc đổi mới do Đảng khởi xướng và lãnh đạo, ngành đã chú trọng công tác đào tạo nâng cao trình độ chuyên môn, nghiệp vụ cho đội ngũ cán bộ, kỹ sư. Đẩy mạnh phát triển sản xuất nông nghiệp và kinh tế nông thôn chuyển từ kinh tế tự cung, tự cấp sang sản xuất hàng hóa, xây dựng cơ chế quản lý và chính sách phù hợp, từng bước tạo dựng những vùng cây công nghiệp, sản xuất hàng hóa tập trung có quy mô diện tích hợp lý ở những vùng có điều kiện, đầu tư thâm canh tăng năng suất, gắn với công nghiệp chế biến và xuất khẩu. Chăn nuôi phát triển theo hướng sản xuất hàng hóa, chú trọng cải tạo giống và chuyển giao kỹ thuật, mở rộng mô hình doanh nghiệp liên kết với các hộ gia đình để phát triển chăn nuôi; tập trung khôi phục, bảo vệ và phát triển vốn rừng, nhất là hệ thống rừng phòng hộ đầu nguồn và các khu bảo tồn thiên nhiên. Độ che phủ của rừng từ 34,2% năm 2001 tăng lên 45,7% năm 2015; khai thác tốt diện tích mặt nước hồ thủy điện Sơn La, thủy điện Hòa Bình để phát triển thủy sản. Đồng thời, thực hiện chủ trương giao đất khoán rừng, dãn bản, tách hộ, làm vườn rừng và kinh tế trang trại, chuyển dần từ lâm nghiệp truyền thống sang lâm nghiệp xã hội. Công tác thủy lợi, phòng chống lũ bão, giảm nhẹ thiên tai với phương châm “Nhà nước và nhân dân cùng làm, nhân dân làm Nhà nước hỗ trợ” xây dựng hàng trăm công trình đập dâng bằng bê tông cốt thép; kiên cố hóa kênh mương, xây dựng trên 300 công trình cấp nước sinh hoạt tập trung, hệ thống tưới ẩm. Thực hiện chính sách định canh, định cư, chương trình 925, 135 đối với đồng bào các dân tộc, hỗ trợ sản xuất lúa nước, trồng cây công nghiệp, xây dựng vườn hộ gia đình, phát triển chăn nuôi đại gia súc gắn với khoanh nuôi bảo vệ rừng. Các HTX nông nghiệp quy mô toàn xã được tách thành quy mô bản phù hợp với điều kiện dân cư. Tổ chức, sắp xếp lại các đơn vị quốc doanh nông nghiệp tự chủ, tự chịu trách nhiệm trong sản xuất, kinh doanh, thực hiện hạch toán kinh tế và cạnh tranh lành mạnh. Các doanh nghiệp đã thể hiện được vai trò chủ đạo, làm tốt nhiệm vụ hướng dẫn, chuyển giao kỹ thuật cho nông dân, tổ chức dịch vụ đầu vào và thu mua sản phẩm, góp phần đẩy mạnh phát triển sản xuất hàng hóa. Thành lập hệ thống khuyến nông Nhà nước và khuyến nông doanh nghiệp với cơ cấu hợp lý, hoạt động có hiệu quả, chuyển giao công nghệ sản xuất, thực hiện tốt các chính sách khuyến khích phát triển sản xuất, các dự án hợp tác quốc tế. Đến nay, toàn tỉnh có hơn 60.000 ha cây công nghiệp, trên 18.000 ha cây ăn quả, sản lượng lương thực có hạt hằng năm đạt gần 820.000 tấn. Chương trình xây dựng nông thôn mới đạt được những kết quả quan trọng, bộ mặt nông thôn có nhiều khởi sắc. Cùng với sự hỗ trợ của Nhà nước, nhân dân đã đóng góp hàng trăm tỷ đồng xây dựng kết cấu hạ tầng nông thôn, đời sống vật chất và tinh thần từng bước được cải thiện và nâng lên, đến hết năm 2015, toàn tỉnh có 3 xã đạt chuẩn nông thôn mới.

Hiện nay, sở Nông nghiệp và PTNT có 6 phòng chuyên môn và 14 đơn vị trực thuộc, với tổng số hơn 1.000 cán bộ, công chức, viên chức, trong đó có 41 thạc sĩ, 310 người có trình độ đại học, cao đẳng. 60 năm xây dựng và phát triển, ngành Nông nghiệp và PTNT Sơn La đã vượt qua nhiều khó khăn, thách thức, hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ được giao, góp phần quan trọng vào sự nghiệp phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh và thực hiện mục tiêu xây dựng Sơn La trở thành tỉnh phát triển khá trong khu vực Trung du và miền núi phía Bắc.