1901年在台湾省被日本占领期间创立，原名“甘蔗试验场”，1906年更名“糖业试验场”。1932年改为“台湾糖业试验所”，隶属台湾总督府。1945年台湾光复后，更名为“台湾省糖业试验所”。1974年起改用现名，隶属于“台湾糖业公司”。地址在台湾省台南市生产路。

初仅从事甘蔗品种改良工作，其后增加研究制糖化学及糖蜜、蔗渣副产品利用。设有育种、栽培、植物营养、植物保护、制糖化学、副产品利用等六个研究系；资料、推广、农场管理等三个中心；万丹育种场、昌隆育种站、露菌病抗性测定圃；并附设虎尾、新营、屏东三个“蔗作实验场”。现有员工约400名，其中科技人员约150名（博士、硕士约20名，余多大专毕业生）。所长先后由卢守耕（1946～1954），吴卓（1954～1963），刘淦芝（1963～1970），朱学曾（1970～1971）担任，后由石守钊继任。其下设副所长，顾问，系及中心主任，正、副技师，技术员等。事务单位有总务、会计、人事、公关等课。另设制糖工场、副产工场供试验研究及实验用。试验用地连同育种场、育种站、露菌病抗性测定圃及三个实验场共计260公顷。1946年以来，育成优良甘蔗品种F135～F178、ROC1～ROC12等。在栽培方法改进、肥料施用方法、土壤理化性、对各种重要甘蔗病虫害防除等方面，均有成果推广。还进行了鼠害毒饵防治，新品种对各种重要病害的抗性测定，制糖方法改进，副产利用等研究也得到了推广。还创办了酵母工厂及蔗板工厂。自1947年开始出版《研究汇报》，到1986年已达105期，刊印英文年报及技术专刊、推广专刊、推广手册等。