2007年4月，由中国科学院亚热带农业生态研究所和世界自然基金会（WWF）共同经过长期筹划，通过第三次长江论坛正式宣布联合成立“洞庭湖湿地国际研究中心”。同时，进一步策划共同建立中国科学院洞庭湖湿地生态系统观测研究站。

2007年11月，全国人大常委会副委员长、中国科学院路甬祥院长在视察中科院亚热带农业生态研究所时指示：“要抓紧洞庭湖湿地生态站建设，为保护中国大型内陆淡水湖泊生态安全，保护宝贵的湿地资源做出贡献”。

2008年4月，亚热带农业生态研究所副所长谭支良率研究所专家组对洞庭湖进行考察，筛选建站地址，提交合作建站方案。

2008年5月，亚热带农业生态研究所王克林所长率领该所领导班子成员与相关科研人员一行11人，与世界自然保护基金会长沙办公室主任张琛博士和东洞庭湖国家级自然保护区管理局赵启鸿局长等一道来到岳阳市东洞庭湖国家级自然保护区部署洞庭湖湿地生态站建设工作。

2009年5月，中国科学院丁仲礼副院长、詹文龙副院长来洞庭湖站指导建设和研究工作，并对长远研究计划作出重要指示。

2009年12月，中国科学院资环局副局长冯仁国率专家组对建站方案进行研讨和论证，标志着洞庭湖站主体建设结束。中国科学院洞庭湖湿地生态系统观测研究站在岳阳揭牌，这标志着洞庭湖湿地站正式运行。这是中国科学院在南方布局的首家湿地生态系统观测研究站。

2009年底，洞庭湖湿地生态系统观测研究站与国务院三峡办和中国环境科学研究院联合组建三峡工程生态与环境监测系统洞庭湖江湖生态监测重点站。

2011年7月，中国科学院资源环境科学与技术局组织专家组通过对了中国科学院洞庭湖湿地生态系统观测研究站创新三期建设项目的现场验收。洞庭湖湿地生态系统观测研究站的成功验收，标志着该站正式进入平稳运行状态。

2012年5月，中科院亚热带农业生态研究所洞庭湖湿地生态系统观测研究站被批准正式成为中国生态系统研究网络(CERN)站，洞庭湖湿地站将以湖泊湿地生态系统定位观测研究为基础，以洲滩湿地生态系统及其水域生态为主要研究方向，在为CERN提供长期监测数据支撑的同时，重点研究流域景观格局与水文功能响应，江湖关系变化与水沙演变，湿地结构功能与湿地演变，湿地保护与资源可持续利用。