Разом з тим раціональне використання добрив потребує відповідної фахової підготовки, на що і спрямована діяльність кафедри агрохімії.
Кафедру агрономічної хімії ХНАУ ім. В.В. Докучаєва засновано у 1934р. як визнання ролі цієї науки у розробці теоретичних основ мінерального живлення рослин.
Першим її завідувачем був видатний вчений-агрохімік, учень акад. Прянишникова Д.М., доктор сільськогосподарських наук, професор Єгоров М.А. Наукова діяльність кафедри на ті часи була спрямована на вивчення ефективності добрив, а також можливості використання фосфоритів Ізюмського родовища.
У 1942 р. колектив кафедри очолив професор Крупський М.К. Під його керівництвом проведено дослідження із вивчення впливу нових форм добрив на урожайність культур і родючість ґрунтів.
З 1969 до 1972 рр. кафедру очолював доцент Літовченко М.С., а з 1972 до 1979 доцент Сирий М.М. У ці часи кафедра агрохімії брала активну участь у роботі Географічної мережі дослідів з добривами.
З 1979 до 2007 р. колектив кафедри очолював доктор сільськогосподарських наук, професор Кулешов М.М. Саме на ці роки припадає дуже плідна робота кафедри на міжнародному рівні. Кафедра готовить фахівців з агрохімії для 56 країн світу. Завідувач кафедри проф. Кулешов М.Н. приймає участь у роботі міжнародних конгресів та симпозіумів в Угорщині, Німеччині, США, Канаді, Індії та Бельгії. Як фахівець з агрохімії знаходиться у службових відрядженнях по вивченню та обміну досвідом у веденні сільського господарства в Угорщині, Кубі та Сполучених Штатах Америки. З 2007 до 2010 р. кафедру очолював доктор біологічних наук Мірошниченко М.М.
У 2010 р. кафедру очолив випускник факультету агрохімії і ґрунтознавства доктор сільськогосподарських наук, проф. Філон В.І. Відомий в Україні і за її колами вчений з питань діагностики ґрунтів і мінерального живлення рослин. Ним розроблені та впроваджені у виробництво прилади, обладнання і методики агрохімічного аналізу ґрунтів, рослин, добрив.
Широким попитом на виробництві користуються такі його видання як Радіобіологія, Мікродобрива, Діагностика і оптимізація мінерального живлення рослин, Агрохімсервіс.
На сьогодні до структури кафедри входять дві науково-дослідні лабораторії: «Діагностики і оптимізації живлення рослин», «Лабораторія вегетаційних методів досліджень». Кафедра співпрацює з рядом провідних компаній, агрохолдінгами, фермерськими господарствами.
Закріплені за кафедрою студенти проходять практику у передових господарствах країни і за кордоном(Англія, Бельгія Голландія, Німеччина, що дає змогу ознайомитися з сучасними технологіями вирощування сільськогосподарських культур.