山西省农业科学院棉花研究所成立于1948年，占地162公顷，其中试验田100公顷。现有在职职工268人，其中研究员14人，副研究员30人，助理研究员70人。主要从事棉花、小麦、玉米、油葵、甘薯、蔬菜等作物种质资源创新及新品种选育，作物基因工程研究，作物栽培及植保技术研究，植物脱毒技术研究与开发，微生物研究利用以及农化新产品研制开发。全所每年承担国家科技部、农业部、省科技厅、财政厅等各级研究、成果转化及横向协作课题35~40项，年争取科研经费300万元以上。全所现有大中型科研仪器50多台（套）。1978年以来，共取得科研成果170多项，有168项获奖，其中国家二等奖3项，省部级一等奖19项。育成并通过审（认）定小麦、玉米、棉花、油菜、甘薯、油葵、蔬菜等新品种60个，在华北及新疆生态区累计推广面积数千万公顷，创社会经济效益数十亿元。
加强作物种质资源创新利用及新品种选育研究，一直是全所科研工作的重中之重。建所以来，育成并通过审定新品种60个（棉花23个、小麦21个、玉米6个、葵花3个、甘薯2个、西葫芦1个、油菜2个、番茄1个、真姬菇1个）这些品种集丰产、抗逆、优质于一体，并且各具特色，适宜不同的生态区和不同种植方式，如棉花品种有转基因抗虫棉、抗病棉、耐旱碱棉、短季棉等类型；小麦品种有高水肥、中水肥、耐旱、优质等类型，同时还研究形成了各优良品种的配套栽培技术，限度地发挥良种的增产作用。这些品种累计推广9000多万亩，创社会经济效益数十亿元。晋麦47是该所选育的旱地小麦新品种，1998年通过国家审定，同时通过陕西省审定，该品种高产、 稳产、品质好，抗逆性强，是我国旱地小麦育种的重大突破，目前已在我国黄淮麦区种植3700多万亩，创社会经济效益13.45亿元，1998年获农业部二等后补助奖励，2001年获国家科技进步二等奖。
在棉花高产高效栽培技术研究领域成果丰硕。比较突出的成果有棉花地膜覆盖栽培技术，它是从该所兴起，以该所的技术力量为主，协同全国同行集中攻关，形成系列配套技术，向全国推广。这项技术的推广使我国的棉花生产水平上了一个大台阶，目前已成为我国棉花高产技术上一项必不可少的重要措施。棉花叶龄模式化学调控技术，是在地膜覆盖的基础上又一项突破性技术。它使我国的棉花栽培技术形成了一个完整的体系，扎扎实实地在生产中得到广泛应用。这两项成果相继获得农业部一等奖和国家三等奖。
另外，该所在农业机械、农作物立体种植、农作物多元覆盖、农作物病虫害防治等方面都有新的技术向农民推广。
山西棉花所还是国内早开展棉花生物技术研究的省级研究所。八十年代末曾在国内首次成功地培育出棉花体植株和棉花原生质体再生植株，均填补了国内空白，先后获得农业部一等奖。“八五”以来，一直承担国“863”计划项目，开展转基因抗虫棉的研制，研究和建立了利用农杆菌介导法转移棉花外源基因的高效转化体系，先后获得转基因抗除草剂棉花和转基因抗虫棉，受到国内生物技术界瞩目。同时与中科院遗传所、微生物所，中国农科院生物技术研究所，北京大学，中科院上海植生所等保持长期合作关系，在棉花转基因 理论和方法研究方面不断创新，独领风骚。转Bt抗虫基因棉花晋棉26号是该所研制的我国个通过审定的转基因抗虫棉，其无论在学术上还是在实际应用方面都具有广泛的影响，可以说棉花所是目前国内农杆菌介导转化棉花外源基因成功的单位，具有先进的生物技术实验室，配备有进行棉花外源基因转化和检测的成套设备和先进仪器，除进行棉花转基因研究外，同时开展小麦、玉米、油葵、蔬菜等作物转基因研究。 该所还是山西省早开展植物脱毒技术研究与开发的省级研究所。利用微茎尖组织培养及配套快繁技术开展甘薯、马铃薯、地黄、大蒜等脱毒技术的研究与产业化开发，并形成了完整的科研、生产及开发体系。甘薯、地黄脱毒种苗已进入工厂化生产，累计推广500余万亩。目前开展药用植物丹参、半夏等脱毒技术研究。
近年来，研究所为适应科技体制改革需要，加速科技创新和科技成果转化，以各研究机构和科技成果为依托，以“三联科技开发总公司”为龙头，带动了农业科技产业的蓬勃发展。