Кафедра агротехнологій та екології створена Рішенням Вченої Ради ХНТУСГ у серпні 2017 року, але днем народження кафедри можна вважати 1930 рік, коли в Харківському інституті механізації сільського господарства було створено дві біологічні кафедри: ґрунтознавства і агрохімії( завідувач – проф. Муравсянський С.М.) та землеробства і рослинництва (завідувач проф. – Супруненко О.І.) У 1937 році кафедри були об’єднані в одну – землеробства і рослинництва, професором якої, а згодом і завідувачем, став професор Ковальов М.Д. М.Д. Ковальов був одним з розробників методу локального внесення мінеральних та органо-мінеральних добрив при сівбу сільськогосподарських культур, безвисадкового вирощування насіння цукрових буряків, та впровадженням у виробництво сорту кукурудзи. Він разом зі співробітниками кафедри видав низку значущих монографій, підручників, в навчальних посібників «Культура чумизи» (1950 р.), «Гранульовані добрива», «Нове в удобренні полів» (1961 р.), «Основи землеробства і рослинництва» (1963), «Основи агрономії» (1968). Починаючи з 1974 р. до 1980 р. кафедру очолював доцент Атрошенко М.Д. За його редакцією було видано навчальний посібник «Основи агрономії». З 1980 по 2005 роки кафедру очолював професор університету Солошенко О.В. У 2005 році згідно до рішення Вченої Ради університету були створені 2 кафедри: агрономії та екології, яку очолив проф. Солошенко О.В., загальної та біологічної хімії, яку очолив проф. Васильєв С.І. У 2009 році згідно з рішенням Вченої Ради університету була створена кафедра хімії, агрономії та екології, яку очолив проф Васильєв С.І. У 2011-2013 роки секція агрономії і екології була введена до складу кафедри фізики, хімії і агрономії ННІ ПХВ під керівництвом професора Спольніка О.І. Секція виробничого навчання була створена у 1991 році з метою покращення практичної підготовки студентів. Очолював секцію з дня її заснування доцент, кандидат технічних наук Кириченко В.О. Трудова діяльність Кириченка В.О. тісно пов’язана з навчально-дослідним господарством, де 15 років він був відповідальним від університету за підготовку техніки і своєчасне збирання зернових культур. З 2012 року секцію очолював кандидат сільськогосподарських наук, доцент, Заслужений працівник сільського господарства України Горбаньов А.П.
У зв’язку з реорганізацією структури ХНТУСГ імені Петра Василенка у травні 2013 року секція агрономії та секція виробничого навчання стали структурними підрозділами кафедри оптимізації технологічних систем імені Т.П. Євсюкова ННІ МСМ.
У серпні 2017 року секції агрономії та секція виробничого навчання були відокремлені від кафедри оптимізації технологічних систем ім. Т.П. Євсюкова і об’єднані у складі кафедри агротехнологій та екології під керівництвом доктора сільськогосподарських наук, професора, заслуженого діяча науки і техніки України, член-кореспондента НААН України Пузіка Володимира Кузьмича. В той же час на кафедрі відкрито спеціальність 101 «Екологія» освітньо-кваліфікаційних рівнів «бакалавр» та «магістр».
Співробітники кафедри мають великий досвід практичної і виробничої діяльності. В колективі кафедри працюють 4 професори – Пузік В.К., Горбаньов А.П., Любимова Н.О., Писаренко П.В., 4 доцента – Шептур О.А., Панкова О.В., Чалая О.С., Вотченко О.С., 3 старших викладача – Бондаренко В.А., Адаменко О.П., Безпалько В.В., 4 навчальні майстра – Балабанов С.А., Батожський А.І., Костін С.В., Козловський Ю.А., завідувач лабораторією Циба В.М., спеціаліст І-ї категорії Яковлєва М.В.
Кафедра має навчальні лабораторії і бокси для зберігання техніки загальною площею 650 м2. У її розпорядженні значна кількість сільськогосподарської техніки, зернозбиральні комбайни, начіпні і причіпні машини та знаряддя (плуги, культиватори, сівалки, саджалки, фрези, борони, катки, оприскувачі та ін.).
Основні дисципліни, що викладаються на кафедрі: «Основи агрономії», «Технології виробництва продукції рослинництва», «Основи екології», «Інженерна екологія», «Технології механізованих робіт». Навчальна робота кафедри направлена і на практичну підготовку студентів. Вона включає навчальну практику з агрономії та практику з керування сільськогосподарською технікою. В результаті реалізації програм навчальної практики з керування сільськогосподарською технікою і дисципліни «Технології механізованих робіт» на базі кафедри агротехнологій та екології студенти одержують вміння і навички керування тракторами, агрегатами і самохідними сільськогосподарськими машинами в об’ємі, необхідному для присвоєння кваліфікації тракториста-машиніста. Навички керування сільськогосподарською технікою, технологічної наладки агрегатів і виконання основних механізованих робіт студенти одержують на навчальному полігоні площею 12 га. Щорічно біля 350 студентів університету оволодівають робітничою професією «Тракторист-машиніст» різних категорій і одержують відповідні посвідчення. Для забезпечення навчального процесу розроблено і видано комплекти методичних матеріалів з технологічної наладки машинно-тракторних агрегатів і з керування сільськогосподарською технікою. Навчальна практика з агрономії проводиться на базі дослідного поля кафедри , на якому закладений колекційний розсадник, що містить більше 40 видів сільськогосподарських культур, та на якому проводяться досліди викладачами кафедри. З 2007 року щорічно проводиться свято «День механіка». На святі проводяться конкурси серед студентів, а саме: «Кращий з теорії інженерних рішень», «Кращий фахівець із виконання оранки», «Кращий фахівець із виконання обробітку міжряддя», «Кращий налагоджувач», «Кращий водій», «Кращий фахівець із конструкції техніки», «Кращий діагност», «Кращий еколог». При секції виробничого навчання була створена, і функціонує нині, машино-технологічна станція. Маючи в своєму складі сучасну техніку і досвідчені кадри, кафедра надає допомогу підприємствам АПК області по виконанню основних технологічних операцій (обробіток ґрунту, сівба та збирання врожаю) і є однією із баз, де студенти навчально-наукового інституту механотроніки та систем менеджменту проходять виробничу практику, підвищуючи свою практичну і професійну підготовку.
Викладачі кафедри зосереджують свою увагу на розвитку наукових досліджень у рамках ініціативної науково-дослідної роботи «Інноваційні агро-екологічні методи вдосконалення виробництва сільськогосподарської продукції» (державний реєстраційний номер 0116U002833).
Протягом останніх років викладачами кафедри опубліковані навчальні посібники і монографії «Агроекологія» (2013 р.), «Environmental engineering» (2015 р.), «Environmental science for engineering professionals» (2017 р.), «Agronomy and crop growing» (2017).
З метою впровадження нових форм організації і проведення навчального процесу для всіх спеціальностей кафедрою агротехнологій та екології розроблені й використовуються електронні посібники і електронні навчальні курси з екологічних та агрономічних дисциплін. Розроблена та активно використовується тестова система оцінки знань і умінь студентів.
Для забезпечення навчального процесу видаються методичні вказівки до проведення практичних робіт з усіх дисциплін кафедри. Викладачі беруть участь у роботі в межах «Системи дорадництва» агроформувань АПК Харківської області, консультуючи спеціалістів аграрного бізнесу у сфері впровадження сучасних технологій вирощування сільськогосподарських культур, добору сортів рослин, охорони ґрунтів та екологічно збалансованого ведення сільськогосподарського виробництва. Викладачі постійно здійснюють виховну роботу серед студентів. Кафедра має кураторство у групах інституту. Підтримується зв’язок з молодими спеціалістами.
У даний час кафедра агротехнологій та екології акцентує свою увагу на створенні потужної бази для проведення навчальної практики студентів на землях учгоспу ХНТУСГ. Іншою важливою задачею є розробка навчально-методичних комплексів дисциплін та наукових досліджень, які б дали змогу підготувати кваліфікованих, високо професійних, соціально активних, креативних спеціалістів агрономічного та екологічного профілю.