Основанная в период политических реформ, академия способствовала процветанию сельскохозяйственной науки: здесь К. А. Тимирязев проводил опыты по физиологии растений, Г. Г. Густавсон совершенствовал химический анализ органических веществ, А. П. Людоговский написал первый в России курс сельскохозяйственной экономии, И. А. Стебут заложил основы русского земледелия, М. К. Турский создал науку о лесе, Р. И. Шредер вывел универсальные сорта плодовых деревьев, А. Ф. Фортунатов написал знаменитые «Урожаи ржи в Европейской России».
В 1857 году Императорское московское общество сельского хозяйства признало необходимым основать в Москве земледельческий институт[Комм 1]. Общество арендовало в Петровско-Разумовском территорию и здания усадьбы, которая в январе 1861 года по высочайшему повелению была выкуплена в казну за 250 тысяч рублей специально «с целью учреждения агрономического института, фермы и других сельскохозяйственных заведений»[Комм 2].
В 1862 году для устройства Лесной опытной дачи, которая должна была служить полигоном для обучения студентов и проведения опытных работ, был приглашён учёный-лесовод А. Р. Варгас де Бедемар, а для переустройства усадьбы из Петербурга был приглашён архитектор Н. Л. Бенуа, который построил (1863—1865) на месте ветхого усадебного дворца главное учебное здание с часовой башней и с уникальными выпуклыми стеклами[1] — «здание аудиторий». В верхнем этаже расположились актовый зал, две аудитории и кабинеты: физический, геодезический, строительного искусства и минералогический; в нижнем этаже были, кроме аудитории, библиотеки, профессорской комнаты и зала Совета — зоологический, технологический и лесной кабинеты. Каменный одноэтажный флигель с конюшней был надстроен вторым этажом и приспособлен для размещения химической лаборатории со специальной аудиторией. Другой флигель также был надстроен и в нём размещены 48 помещений для размещения студентов[2]. На месте каменной главной оранжереи расположился сельскохозяйственный музей, а в построенном втором этаже — над средней частью и флигелями — квартиры[3].