История кафедры молекулярной биологии и генетики начинается с 1939 года, тогда она называлась кафедра дарвинизма и генетики. В связи с открытием специализации по молекулярной биологии в 1987 году кафедра дарвинизма и генетики была переименована в кафедру генетики и молекулярной биологии, а с 2011 года – в кафедру молекулярной биологии и генетики. Заведующими кафедрой работали: к.ф.н., доцент П.И. Митрофанов (1939-1941 гг.), д.б.н., член-корр. АН КазССР К.М. Мынбаев (1948 г.), д.с.-х.н., профессор, академик АН КазССР Г.З. Бияшев (1948-1957 гг., 1961-1965 гг.), к.б.н., доцент О.Т. Тажин (1970-1977 гг.), д.б.н., профессор, академик НАН РК Р.И. Берсимбаев (1977 – 2002 гг.), д.б.н., профессор К.К. Шулембаева (2002 – 2004 гг.), д.б.н., профессор З.Г. Айташева (2004 – 2019 гг.), к.б.н. Ж.К. Жунусбаева (2019 – по наст.вр.).

Основным научным направлением кафедры с момента ее организации являлось разработка теоретических основ повышения урожайности и улучшения качества сельскохозяйственных растений. Благодаря тесной связи с сельскохозяйственным производством ППС кафедры созданы новые сорта, такие как сахарная свекла «Казахский полугибрид 24», пшеница «Казахстанская 126», «Казахстанская 4», «Эритроспермум 74», «Казахстанская 3», «Безостая 1», «Мироновская 808», «Богарная 56», «Мирас», «Надежда», ячмень «Заилийский». Все сорта районированы и введены в производство.

С 1977 года исследования кафедры также развиваются в направлении молекулярно-генетических механизмов регуляции активности генов. Работы, проводимые по данному направления, направлены на изучение клеточных и молекулярных механизмов, регулирующих экспрессию генов под действием генетических индукторов, проблем нестабильности генома и молекулярно-генетических механизмов внутриклеточной сигнализации.

В настоящее время на кафедре молекулярной биологии и генетики функционируют следующие научные школы / направления кафедры: Генетика, селекция и хромосомная инженерия зерновых культур; Генетика и селекция овощных культур; Генетика дрозофилы; Экологическая генетика; Генотоксикология; Молекулярная генетика; Медицинская генетика.