En 1951 se estructuró la base de la futura EEZ, con la incorporación de una nueva sección dedicada a la Química Analítica bajo dirección del profesor Dr. Fermín Capitán García. Con el fin de reunir las diversas secciones dispersas entre diferentes facultades de la Universidad de Granada, en 1950 el CSIC adquirió un edificio, conocido posteriormente como Casa Blanca, y un terreno circundante de cerca de 2250 m2, situados al lado de la actual Avenida de Cervantes. Este edificio comenzó a ser operativo en 1953 y fue ocupado por las secciones mencionadas anteriormente. Dos años más tarde, el edificio emblemático de la EEZ, conocido como Casa Amarilla, fue adquirido para el establecimiento de nuevos laboratorios y administración.

El primer director de la EEZ como instituto del CSIC fue el profesor Dr. Enrique Gutiérrez Ríos, que permaneció en dicho cargo hasta 1957. En éste año, una nueva sección, denominada Mineralogía de Arcillas, fue agregada a la estructura de la EEZ, con el profesor Dr. Juan Luís Martín Vivaldi como cabeza de sección. El Profesor Dr. Ángel Hoyos de Castro fue director del instituto desde 1957 hasta 1961. En 1958, una nueva sección de Fisiología Animal fue creada bajo supervisión de profesor Dr. Gregorio Valera Mosquera. Ésta fue una decisión determinante en el futuro de la EEZ puesto que las investigaciones sobre animales ampliaron los objetivos iniciales enfocados a plantas y suelo. En 1961 se designó al Dr. Luis Recalde Martínez director del instituto, el cual permaneció en su cargo hasta 1979. Durante este período la estructura de la EEZ se amplió con la incorporación de dos nuevas secciones, una dedicada a la Mineralogía de Suelos, con el profesor Dr. Miguel Delgado Rodríguez como líder, y una segunda a la Agrometeorología, supervisada por especialistas de otros organismos. Además, una sección de Estadística, coordinada por el profesor Dr. Alfonso Guiraum Martínez, se estableció en base a un Servicio creado previamente en 1957. Las secciones diseñadas inicialmente cambiaron con el tiempo y nuevas secciones comienzaron a funcionar en 1970, la de Bioquímica, con el profesor Dr. Federico Mayor Zaragoza como cabeza de sección, y el laboratorio de Botánica, supervisada por el profesor Dr. Fernando Esteve Chueca. A principios de éste año, se inició la construcción de un nuevo edificio conocido como Casa Roja. El profesor Dr. Manuel Lachica Garrido fue el director de la EEZ a partir de 1979 y hasta 1983 y, debido a las directrices dadas desde del CSIC, las secciones anteriores fueron reorganizadas en Unidades Estructurales. La EEZ, por tanto, pasó a estar formada por nueve de ellas: Físico-Química y Geoquímica Mineral, Edafología y Botánica, Fisiología Vegetal, Química Agrícola, Fitopatología, Microbiología, Bioquímica Vegetal, Fisiología animal, y Química Analítica. Bajo la dirección del Dr. Lachica, la EEZ celebró su XXV aniversario en el año 1980. El profesor Dr. Julio Boza fue el siguiente director de la EEZ, a partir de 1983 y hasta 1989. En ese período el CSIC comenzó a redefinir sus líneas de investigación y sus objetivos se centraron en aspectos biológicos (animal, planta y microorganismos) más que en aspectos edáficos.

Desde 1989 y hasta 1998, el profesor Dr. José Miguel Barea Navarro fue director del instituto.En este periodo la EEZ consolida su estructura científica (personal, equipos y publicaciones), principalmente gracias a la internacionalización de su investigación, en la que diversos grupos de la EEZ intervienen en los diversos programas competitivos desarrollados por la UE. Las nueve unidades estructurales fueron entonces reorganizadas en cinco departamentos: Agroecología y Protección Vegetal; Bioquímica, Biología Molecular y Celular de Plantas; Microbiología del Suelo y Sistemas Simbióticos, Nutrición Animal; y Ciencias de la Tierra y Química Ambiental. El profesor Dr. Juan Luís Ramos Martín se hizo cargo de la dirección de la EEZ en 1998 y permaneció hasta 2007. En 1999 la unidad de Nutrición Animal dejó físicamente la sede central de la EEZ y se estableció en Armilla, un pequeño pueblo cerca de Granada. En 2002 diversos edificios emblemáticos fueron renovados y comenzó la construcción de un nuevo edificio, que sustituiría a la anterior Casa Blanca. Este nuevo edificio fue inaugurado en mayo de 2005, junto con un nuevo auditorio. Coincidiendo con estos acontecimientos, se celebró el 50 aniversario de la EEZ, con la presencia del Presidente de CSIC, el profesor Dr. Carlos Martínez y del profesor Dr. Federico Mayor Zaragoza, ex-director de la UNESCO. En este periodo, una serie de nuevos invernaderos fueron construidos con el fin de sustituir a los antiguos y diversos edificios fueron adaptados a nuevos usos tales como Biblioteca, laboratorios adicionales, cámaras de cultivo de plantas, etc .Este periodo puede considerarse como uno de los más fructíferos tanto para el desarrollo de infraestructuras como para incorporación de personal, relacionado principalmente con el desarrollo del plan estratégico 2005-2009 encomendado por el CSIC. En el marco de dicho Plan Estratégico, la EEZ fue reorganizada de nuevo en marzo de 2007 en los siguientes departamentos: Bioquímica, Biología Molecular y Celular de Plantas; Microbiología del Suelo y Sistemas Simbióticos; Protección Ambiental; y Geoquímica Ambiental. Además, el Departamento de Nutrición Animal comenzó su andadura para llegar a ser un Instituto dentro de la estructura de la EEZ. Por otra parte, comenzaron las gestiones para unir el Departamento de Geoquímica Ambiental al Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra, con el fin de desarrollar un nuevo Centro independiente encuadrado en el ámbito de las Ciencias de la Tierra.

El profesor Dr. Nicolás Toro García es el director actual de la EEZ, cargo que desempeña desde marzo de 2007. Es, por tacto, el responsable de la propuesta y del desarrollo del actual Plan Estratégico 2010-2013. En este nuevo Plan Estratégico la EEZ se estructura en base a tres departamentos: Bioquímica, Biología Molecular y Celular de Plantas; Microbiología del Suelo y Sistemas Simbióticos; y Protección Ambiental, mientras que el Departamento de Nutrición Animal sigue su desarrollo como nuevo instituto con su propio plan estratégico, pero integrado en la estructura de la EEZ. Actualmente, están siendo añadidas nuevas infraestructuras a la EEZ. Concretamente, se está construyendo un edificio de laboratorios que ocupará el departamento de Microbiología del Suelo y Sistemas Simbióticos a principios de 2010, una cafetería , y la ampliación del edificio ocupado por el Departamento de Nutrición Animal en Armilla.