中国科学院西北高原生物研究所于1976年在我国率先建立了旨在研究青藏高原高寒草甸生态系统结构、功能及提高生产力模式为目标的定位研究站，隶属生物研究所。站长：肖运峰，副站长：周兴民、梁杰荣等。研究方向按照“人与生物圈”计划的研究目标和方法，以生态系统各组分之间的相互关系而开展研究工作。

 1978年9月10日，由中科院生物局主持，西北高原所承办，在西宁召开了首届中国陸地生态系统科研工作会议，全国60多个单位，120多位科学工作者参加了会议。会议确定在我国不同生态带建立森林、草地生态系统定位研究站，从1978年起，海北站被确认为中科院的野外站，站长肖运峰，副站长周兴民、梁杰荣，其研究任务不变，由院每年划拨运行费5万元，进一步推动了海北站的科学研究工作。自1980年以后，每年划拨运行费9万元。

 1980年7月18日，在西宁召开了海北站学术委员会和站务委员会成立大会。选举夏武平任学术委员会主任，戴亚英、孙儒泳为副主任；夏武平为海北站站务委员会主任委员，张先浩、戴亚英、王德须为委员。

 1987年，中科院为了提高我国科学研究水平，加强科研体制改革和结构性调整，坚持改革、开放、流动的科研体制，相继在我国选择一批区域代表性强、具有一定研究基础、基础设施比较完善和结构合理的科研队伍的野外台站，海北站晋升为中科院的开放台站。1987年9月，由中科院资源环境局主持，组织吴征镒、徐冠华、李博等7位专家亲赴海北站进行检查、评估和论证。1988年5月27日，经院长办公会议批准，海北站成为我国首批对国内外开放的5个野外台站之一。站长皮南林，副站长周兴民、邓合黎，直属中科院资源与环境发展局管理。

 1988年7月30日，成立了海北站第一届学术委员会，学术委员会由9人组成，夏武平任主任委员，孙儒泳、王祖望任副主任委员，周兴民任学术委员会秘书。于1988年、1989年、1990年分别召开了三次学术委员会，先后支持了全国高等院校、研究所和本所21个研究课题。

 1991年，成立了第二届学术委员会，张新时任主任委员，孙儒泳、杜继曾任副主任委员，周兴民任秘书兼海北站站长，行政站长王德须、邓合黎，并于1991年、1992年和1993年分别召开了学术委员会会议，修改了海北站研究方向和基金申请指南，并批准了来自国内外15个单位23个基金课题。第二届由于客观原因，延续至1995年。

 1996年，成立海北站第三届学术委员会，张新时任主任委员，张宝琛、周兴民任副主任委员，周兴民兼海北站站长，副站长为史锐、杨全德，并于1996年、1997年召开两次学术委员会会议，共批准基金课题19个。此后，由于中科院结构性调整，对20万元课题基金提出新的用途方案，学术委员会再没有召开会议。

 1997年，为了加强动物研究室，经党政联席会议决定，撤销生态室，成立生态中心，保留海北站，站长为周兴民，副站长为杨全德。

 1990年，随着我国改革开放和国民经济发展需要，中科院率先在我国不同气候带建立了包括研究农田、森林、草地和水域各类生态系统结构、功能及提高生产力优化模式为目标的生态系统研究网络（CERN），旨在为区域发展和全国经济可持续发展提供理论依据。由于海北站的出色工作和所取得的巨大成绩，经专家论证，海北站首批加入了生态研究网络并成为10个重点台站之一，承担了生态系统研究网络长期监测和院重大项目。

 1999年，海北站在中科院、青海省科学技术厅的大力支持下，在参加海北站几代科学工作者的共同努力下，以出色的成绩和取得重要的科学成果为国际学术界所关注。海北站被国际冻原组织吸收为成员，是我国第一个成为该组织成员；

 2000年，海北站成为北欧科学网的研究站。

 2001年11月，由中科院资源与环境发展局推荐，国家科学技术部批准，海北站晋升为国家试点站。

 2006年11月15日，海北站正式纳入国家野外观测研究站序列。

 2013年，海北站加入中国荒漠草地联盟和高寒网。

 2022年，海北站加入国家水土保持观测网站。

 2023年，海北站加入国家生态质量综合监测站。