Ngay sau Cách mạng tháng Tám thành công, ngày 14/11/1945, Hội đồng Chính phủ đã ban hành Quyết nghị thành lập Bộ Canh Nông; trong tổ chức bộ máy của Bộ Canh Nông có Nha Thú y - Mục súc - Ngư nghiệp. Sau đó, ngày 08/5/1946, Chủ tịch Hồ Chí Minh ký Sắc lệnh số 62 quy định các chức vụ trong văn phòng, các phòng sự - vụ và các Nha thuộc Bộ Canh Nông; trong đó có Giám đốc Nha Thú y - Mục súc - Ngư nghiệp.

Giai đoạn 1954-1956, Phòng Chăn nuôi-Thú y thuộc Vụ Sản xuất Nông nghiệp.

Giai đoạn 1956-1963, để đáp ứng nhu cầu sản xuất và phát triển chăn nuôi, cũng như công tác phòng chống dịch bệnh gia súc, gia cầm, Bộ Nông Lâm tổ chức lại phòng Chăn nuôi-Thú y thành Vụ Chăn nuôi-Thú y

Năm 1966, Cục Thú y được thành lập trên cơ sở tách ra từ Vụ Chăn nuôi-Thú y.

Từ năm 1971-1975, Cục Thú y sáp nhập vào Viện Thú y

Ngày 19/5/1989, Chủ tịch Hội đồng Bộ trưởng (nay là Thủ tướng Chính phủ) có Quyết định số 14/CT đổi tên Cục Thú y thành Cục Chăn nuôi-Thú y.

Ngày 30/12/1993, Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Công nghiệp thực phẩm (nay là Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) ban hành Quyết định số 747/NN-TCCB/QĐ quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và tổ chức bộ máy của Cục Thú y, theo đó nhân sự và tổ chức bộ máy của Cục Thú y gồm có Cục trưởng, các Phó Cục trưởng, các phòng, tổ công tác và cơ quan thường trực tại thành phố Hồ Chí Minh; có 05 Trung tâm chuyên ngành (Trung tâm Chẩn đoán Thú y Quốc gia, Trung tâm Kiểm nghiệm Thuốc thú y Trung ương I và II, Trung tâm Kiểm tra vệ sinh thú y Trung ương I và II), 06 Trung tâm Thú y vùng đặt tại Hà Nội, Hải Phòng, Vinh, Đà Nẵng, Tp. Hồ Chí Minh và Cần Thơ và 12 Trạm kiểm dịch động vật cửa khẩu.

Tháng 9/2006, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã quyết định đổi tên Trung tâm Chẩn đoán Thú y Quốc gia thành Trung tâm Chẩn đoán thú y Trung ương; các Trung tâm Thú y vùng thành Cơ quan Thú y vùng, đồng thời thành lập Cơ quan Thú y vùng V, đặt tại tỉnh Đắk Lắk; 03 Trạm Kiểm dịch động vật Lào Cai, Lạng Sơn và Quảng Ninh thành Chi cục Kiểm dịch động vật vùng Lào Cai, Lạng Sơn và Quảng Ninh.

Ngày 28/01/2008, Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành Quyết định số 19/2008/QĐ-BNN quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và tổ chức bộ máy của Cục Thú y gồm có Cục trưởng, các Phó Cục trưởng, các phòng (Văn phòng Cục; Phòng Kế hoạch; Phòng Tài chính; Phòng Thanh tra; Phòng Dịch tễ thú y; Phòng Kiểm dịch động vật; Phòng Quản lý thuốc thú y) và cơ quan thường trực tại thành phố Hồ Chí Minh; 05 Trung tâm chuyên ngành (Trung tâm Chẩn đoán Thú y Trung ương, Trung tâm Kiểm nghiệm Thuốc thú y Trung ương I và II, Trung tâm Kiểm tra vệ sinh thú y Trung ương I và II), 07 Cơ quan Thú y vùng I, II, III, IV, V, VI, VII tại Hà Nội, Hải Phòng, Vinh, Đà Nẵng, Đắc Lắc, Tp. Hồ Chí Minh và Cần Thơ; 03 Chi cục Kiểm dịch động vật vùng: Lào Cai, Lạng Sơn và Quảng Ninh..

Ngày 11/4/2008, Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành Quyết định 1090/QĐ-BNN-TCCB thành lập Phòng Thú y thủy sản thuộc Cục Thú y.

Ngày 20/5/2009, Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành Quyết định số 1427/QĐ-BNN-TCCB giao nhiệm vụ Thú y thủy sản cho Cục Thú y thực hiện.

Ngày 29/6/2011, Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành Quyết định số 1453/QĐ-BNN-TCCB thành lập Phòng Thú y cộng đồng thuộc Cục Thú y.

Ngày 17/12/2015, Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành Quyết định số 5246/QĐ-BNN-TCCB về việc thành lập Phòng Hợp tác quốc tế và Truyền thông thuộc Cục Thú y.

Ngày 13/4/2017, Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành Quyết định số 1399/QĐ-BNN-TCCB quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và tổ chức bộ máy của Cục Thú y gồm có Cục trưởng, các Phó Cục trưởng, 10 phòng chức năng và 15 đơn vị trực thuộc Cục.