Молекулалық биология және генетика кафедрасының тарихы 1939 жылдан басталады, ол кезде дарвинизм және генетика кафедрасы деп аталды. 1987 жылы молекулалық биология бойынша маманданудың ашылуына байланысты дарвинизм және генетика кафедрасы генетика және молекулалық биология кафедрасы болып, ал 2011 жылы молекулалық биология және генетика кафедрасы болып өзгертілді. Кафедра меңгерушілері: ф.ғ.к., доцент П. И. Митрофанов (1939-1941 жж.), б.ғ.д., корр-мүшесі. ҚазССР ҒА академигі К. М. Мыңбаев (1948 ж.), а.ш.ғ.д., профессор, ҚазССР ҒА академигі Г. З. Бияшев (1948-1957 жж., 1961-1965 жж.), б.ғ.к., доцент О. Т. Тәжин (1970-1977 жж.), б.ғ.д., профессор, ҚР ҰҒА академигі Р. И. Берсимбаев (1977-2002 жж.), б.ғ.д., профессор К. К. Шүлембаева (2002 – 2004 жж.), б.ғ.д., профессор З. Г. Айташева (2004 – 2019 жж.), б.ғ.к. Ж. К. Жүнісбаева (2019 ж. осы уақытқа дейін).

   Кафедраның негізгі ғылыми бағыты – ауылшаруашылық өсімдіктерінің сапасын жақсарту және өнімділігін арттырудың теориялық негіздерін әзірлеу. Ауылшаруашылық өндіріспен тығыз байланыстың кафедраның ПОҚ арқасында жаңа сорттары құрылды: қант қызылшасы "Казахский полугибрид 24", бидай "Казахстанская 126", бидай "Казахстанская 4", Эритроспермум 74"," Казахстанская 3"," Безостая 1"," Мироновская 808"," Богарная 56"," Мирас"," Надежда", арпа" Заилийский". Барлық сорттар аудандастырылып, өндіріске енгізілді.

   1977 жылдан бастап кафедраның зерттеулері гендердің белсенділігін реттеудің молекулалық-генетикалық механизмдері бағытында дамиды. Осы бағыт бойынша жүргізілетін жұмыстар генетикалық индукторлардың әсерінен гендердің экспрессиясын реттейтін клеткалық және молекулалық механизмдерді, геномның тұрақсыздығы мәселелерін және клеткаішілік сигнализацияның молекулалық-генетикалық механизмдерін зерттеуге бағытталған.

   Қазіргі уақытта молекулалық биология және генетика кафедрасында келесі ғылыми мектептер/бағыттар жұмыс істейді: дәнді дақылдардың генетикасы, селекциясы және хромосомалық инженерия; көкөніс дақылдарының генетикасы және селекциясы; дрозофиланың генетикасы; экологиялық генетика; генотоксикология; молекулалық генетика; медициналық генетика.