Кафедра физиологии растений была основана в 1966 году. Первым заведующим кафедрой был доктор биологических наук, профессор С.Ф. Негруцкий. Для работы на кафедре Негруцким С.Ф. были приглашены: в 1967 году Бойко М.И. – выпускник Киевского государственного университета им. Т.Г. Шевченко; в 1968 году Липницкая Г.П. – выпускница Ростовского-на-Дону государственного университета им. В.М. Молотова; Синельщикова З.И. и Негруцкая Г.М. – выпускницы Воронежского лесотехнического института; в 1969 году Сычев П.А. – выпускник Луганского сельскохозяйственного института. При кафедре профессором С.Ф. Негруцким была открыта аспирантура, которую закончили большинство приглашенных для работы преподавателей. Сычев П.А. и Синельщикова З.И. защитили диссертацию на соискание ученой степени кандидата биологических наук в 1970 г., Липницкая Г.П. и Негруцкая Г.М. – в 1971 г., Бойко М.И. – в 1975 г. В 1997 году доцент кафедры Бойко М.И. защитил докторскую диссертацию.

Выпускники кафедры физиологии растений Фильчаков Л.П., Еремка Е.В., Приседский Ю.Г., Ветрова Е.В., Сухумлин М.Н., Федотов О.В., Никитина О.А., Демченко С.И., Бойко С.М., Кудинова О.В., Древаль К.Г., Чемерис О.В., Фрунзе О.В. и др. закончили аспирантуру кафедры, защитили кандидатские диссертации.  Выпускница Сухомлин М.Н. в 2003 году защитила диссертацию на соискание ученой степени доктора биологических наук.

С.Ф. Негруцким на кафедре была создана научная школа «Патофизиология растений и микология», научные работы которой известны во многих странах.

В 1998–2018 гг. кафедрой заведовал д.б.н., профессор Бойко Михаил Иванович, который активно развивал новое для кафедры научное направление – исследование внеклеточных ферментов дереворазрушающих базидиальных грибов. С 2018 года кафедрой руководит кандидат биологических наук, доцент Демченко Светлана Ивановна.

Коллективом кафедры продолжаются исследования по прикладной микологии. На их основе разрабатываются технологии культивирования съедобных грибов в промышленных условиях, а также технологии получения ферментных препаратов молокосвертывающего, целлюлозолитического и пектолитического действия, биопрепаратов для борьбы с грибом корневая губка — патогеном хвойных лесов. Сотрудниками кафедры получено более 50 патентов.

На кафедре значительное внимание уделяется изучению устойчивости древесных, кустарниковых и травянистых растений к тяжелым металлам, фиторемедиации почв антропогенно-трансформированных экосистем.

Почти 20 лет на кафедре выполняются госбюджетные фундаментальные и прикладные научно-исследовательские работы. По результатам этих исследований защищено 25 кандидатских и 4 докторских диссертаций.