Сарненська дослідна станція є правонаступником Болотного дослідного поля Волинського губернського земства, створеного рішенням Волинської губернської земської управи від 26 жовтня 1912 року на виконання постанови ІІ-го Південно-Російського меліоративного з’їзду від 20 січня 1912 року, яке згодом перейменоване в Сарненську болотну дослідну станцію (Болотное опытное поле Волынского губернского земства, Сарненская болотная опытная станция – у складі Російської імперії). Після Першої світової війни за рішенням Міністерства сільського господарства ІІ Речі Посполитої Станція відновила свою роботу в 1924 році як Сарненська дослідницька установа з обробітку торфовищ Волинського сільськогосподарського дому (Zakład Doświadczalny Uprawy Torfowisk pod Sarnami Wołyńskiej Izby Rolniczej – у складі Польської держави).
З вересня 1939 року по липень 1941 р. Станція підпорядковувалась Наркомзему УРСР. Під час Другої світової війни з липня 1941 р. по січень 1944 р. Станція функціонувала як Болотна дослідна станція Сарни (Der Moorversuchensstation Sarny) в умовах німецької окупації. Після Другої світової війни Постановою Ради народних комісарів СРСР № 678 від 17.06.1944 р. Станція реформована в Сарненську науково-дослідну станцію по освоєнню боліт Міністерства меліорації і водного господарства СРСР (Сарненская научно-исследовательская станция по освоению болот Минводхоза СССР – у складі СРСР).
З 1949 року станція належить до дослідної мережі Інституту водних проблем і меліорації НААН (ІГіМ, УкрНДІГМ). Наказом Української академії аграрних наук від 14.04.1992 р. № 100 перейменована в Сарненську дослідну станцію Інституту гідротехніки і меліорації Української академії аграрних наук. Наказом Національної академії аграрних наук від 07.09.2010 р. № 69 перейменована в Сарненську дослідну станцію Інституту гідротехніки і меліорації Національної академії аграрних наук України.
Діюче найменування Станції визначене наказом Національної академії аграрних наук України від 22.07.2011 р. № 180 «Про Інститут гідротехніки і меліорації НААН».