จากการที่พื้นที่โครงการหลวงส่วนใหญ่เป็นพื้นที่สูง ที่มีระดับความสูงและสภาพแวดล้อมแตกต่างกัน จึงเป็นผลให้พืชพรรณที่เหมาะสมสามารถเพาะปลูกได้แตกต่างกันออกไปและแตกต่างจากพื้นที่ราบทั่วไป ทำให้งานวิจัยเกษตรที่สูงเป็นเรื่องที่มีความสำคัญเป็นลำดับแรกของโครงการหลวง ดังนั้งานวิจัยจึงถือเป็นจุดเริ่มต้นที่มีความสำคัญต่อการพัฒนางานของมูลนิธิโครงการหลวง นับแต่ปี 2512 เป็นต้นมา และสถานีเกษตรหลวงและสถานีวิจัยโครงการหลวง ได้ถูกกำหนดให้เป็นฐานในการรองรับและสาธิต ผลิตและขยายพันธุ์ เป็นศูนย์ข้อมูลและบริการทางวิชาการ ตลอดจนเป็นสถานที่ฝึกอบรมเกษตรกร ฝึกงานนักศึกษา ที่ผลิตผลงานทางวิชาการออกสู่งานส่งเสริม ซึ่งนอกจากเป็นสถานที่ดำเนินงานวิจัยทางการเกษตรด้านต่าง ๆ แล้ว ในขณะเดียวกันได้ส่งเสริมอาชีพแก่เกษตรกรในหมู่บ้านรอบ ๆ สถานีเหล่านั้นด้วย ตลอดระยะเวลา 40 ปี ได้คงความเป็นแหล่งวิชาการและเป็นผู้นำในงานพัฒนาการเกษตรบนพื้นที่สูง โดยมีภารกิจสำคัญคือ การพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตเพื่อความมั่นคงทางเศรษฐกิจและสังคมของชุมชนบนพื้นที่สูง เป็นต้นแบบของการบริหารจัดการทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืน เป็นแหล่งความรู้ทางวิชาการและการท่องเที่ยวทางธรรมชาติที่สวยงาม

     งานวิจัยแรกเป็นการวิจัยหาพืช หรือสัตว์ที่สามารถนำไปส่งเสริมให้เกษตรกรนำไปประกอบอาชีพทดแทนการปลูกฝิ่นและการเผาป่าเพื่อทำไร่เลื่อนลอย และสามารถปลูกได้ดีในพื้นที่ที่อากาศหนาวเย็น ซึ่งเกษตรกรสามารถคัดสรรไปปลูกได้ตามความเหมาะสมของวัฒนธรรมท้องถิ่นและความถนัดของตนเอง พืชที่วิจัยเหล่านี้ได้ถ่ายทอดต่อไปยังเกษตรกร และได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง ดังนั้นงานวิจัยของโครงการหลวง จึงสร้างความเปลี่ยนแปลงให้กับเกษตรกรชาวเขาอย่างมากมาย จากการปลูกฝิ่น และทำไร่เลื่อนลอย เปลี่ยนมาเป็นการปลูกพืช เพื่อบริโภคในครัวเรือน และนำไปจำหน่ายเพื่อสร้างรายได้ให้กับครอบครัว อันก่อให้เกิดประโยชน์สูงสุดทั้งต่อเกษตรกรในโครงการหลวง เกษตรกรบนที่สูง และต่อเศรษฐกิจของประเทศโดยรวม 

     จากปี 2512 จนถึงปี 2539 มีสถานีวิจัยก่อกำเนิดขึ้น เริ่มจากสถานเกษตรหลวงอ่างขาง ในปี 2512 สถานีเกษตรหลวงปางดะ เมื่อปี 2530 ซึ่งพัฒนามาจากหน่วยขยายพันธุ์พืชที่มีการปฏิบัติงานกันมาตั้งแต่ปี 2522 สถานีวิจัยโครงการหลวงอินทนนท์ ในปี 2522 และเปลี่ยนแปลงเป็นสถานีเกษตรหลวงอินทนนท์ ในปี 2550 และหน่วยวิจัยสายพันธุ์กาแฟอาราบีก้าต้านทานราสนิม ที่ดำเนินมาแต่ปี 2517 ก็ได้เข้ามาอยู่ในความรับผิดชอบของโครงการหลวง เมื่อปี 2527 และได้ชื่อว่าสถานีวิจัยโครงการหลวงแม่หลอด

โดยมีวัตถุประสงค์ดังนี้

1. พัฒนาเทคโนโลยีการผลิตเพื่อความมั่นคงทางเศรษฐกิจและสังคมของชุมชนบนพื้นที่สูง
2. การเป็นต้นแบบการบริหารจัดการทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืน
3. การเป็นแหล่งความรู้ทางวิชาการและการท่องเที่ยวทางธรรมชาติ
 
สถานีวิจัยของมูลนิธิโครงการหลวงประกอบด้วย 
1.สถานีเกษตรหลวงอ่างขาง ตำบลม่อนปิน อำเภอฝาง จังหวัดเชียงใหม่ ตั้งอยู่ในพื้นที่ที่มีระดับความสูงจากระดับน้ำทะเลประมาณ 1,300 เมตร
2.สถานีวิจัยเกษตรหลวงอินทนนท์ ตั้งอยู่ในพื้นที่อุทยานแห่งชาติดอยอินทนนท์ ตำบลบ้านหลวง อำเภอจอมทอง จังหวัดเชียงใหม่ มีความสูงจากระดับน้ำทะเลประมาณ 1,260-1,400  เมตร
3.สถานีเกษตรหลวงปางดะ หมู่บ้านปางดะ ตำบลสะเมิงใต้ อำเภอสะเมิง จังหวัดเชียงใหม่ มีความสูงจากระดับน้ำทะเลประมาณ 700 เมตร
4.สถานีวิจัยโครงการหลวงแม่หลอด ตำบลสบเปิง อำเภอแม่แตง จังหวัดเชียงใหม่ มีความสูงจากระดับน้ำทะเลประมาณ 680 เมตร 
สถานีวิจัย 4 แห่ง ของมูลนิธิโครงการหลวง มีบทบาทที่สำคัญในการรองรับและสนับสนุนงานโครงการวิจัยต่างๆ ของฝ่ายวิจัย เป็นแหล่งรวบรวมพันธุ์พืชเมืองหนาวเพื่องานวิจัย ทดสอบ ทดลอง สาธิต ผลิต และขยายพันธุ์ เป็นศูนย์ข้อมูลและบริการทางวิชาการ ตลอดจนเป็นสถานที่ฝึกอบรมเกษตรกร ฝึกงานนักศึกษา ผลิตผลงานทางวิชาการออกไปสู่งานส่งเสริมอย่างกว้างขวาง การดำเนินงานเป็นไปตามนโยบาย และการเจริญเติบโตของมูลนิธิฯ มาตลอดระยะเวลายาวนาน ยังคงเป็นแหล่งวิชาการ และการเป็นผู้นำในงานพัฒนาการเกษตรบนพื้นที่สูง มีการพัฒนาและปรับปรุงโครงสร้างการบริหารที่เหมาะสมกับสถานการณ์ และมีภารกิจเพิ่มมากขึ้นเป็นลำดับ บางสถานีฯเป็นแหล่งท่องเที่ยวทางวิชาการ และทางธรรมชาติที่สำคัญ

 

สถานีเกษตรหลวงอ่างขาง อำเภอฝาง จังหวัดเชียงใหม่

 

สถานีเกษตรหลวงอินทนนท์ อำเภอจอมทอง จังหวัดเชียงใหม่

 

สถานีเกษตรหลวงปางดะ อำเภอสะเมิง จังหวัดเชียงใหม่

 

สถานีวิจัยโครงการหลวงแม่หลอด อำเภอแม่แตง จังหวัดเชียงใหม่