Talsos no 1973. gada, pateicoties toreizējās Lauktehnikas pārvaldniekam Voldemāram Ozoliņam, tika vākti un glabāti veci traktori, mašīnas, dažādi darbarīki un aprīkojums lauksaimniecības tehnikai, kā arī sadzīves tehnika un priekšmeti, kas nepieciešami mājsaimniecībā.
1977. gadā tika iekārtota pirmā izstāde.
1982. gadā durvis vēra izstāžu un informācijas paviljons.
1989. gadā tika iegūts valsts atzīta muzeja statuss. Tolaik Latvijas lauksaimniecības tehnikas muzejs „Kalēji” piedāvāja apmeklētājiem izsekot izmaiņām lauksaimniecības tehnikā – no spriguļa līdz kombainam, no kapļa līdz modernai zemes apstrādes tehnikai.
Valsts iestāde „Latvijas Lauksaimniecības muzejs” izveidota 2003. gadā, lauksaimniecības tehnikas muzejam pievienojot Latvijas meliorācijas un zemkopības muzeju, kurā bija plašs meliorācijas lietisko materiālu klāsts, vērtīgu ģeodēzijas instrumentu kolekcija, daudz fotodokumentu, drenāžas plāni, kartes, melioratoru pieraksti.
2005.gadā muzejs tiek reorganizēts par valsts aģentūru "Latvijas Lauksaimniecības muzejs".
Pamatojoties uz Ministru kabineta 2009.gada 24.augusta rīkojumu Nr. 569 "Par valsts aģentūras "Valsts tehniskās uzraudzības aģentūra", valsts aģentūras "Latvijas Lauksaimniecības muzejs" un valsts aģentūras "K.Ulmaņa piemiņas muzejs "Pikšas" reorganizāciju" un Latvijas Republikas Zemkopības ministrijas 2009. gada 18. septembra rīkojumu Nr. 181, valsts aģentūra "Latvijas Lauksaimniecības muzejs" beidz pastāvēt kā patstāvīga iestāde, un kļūst par valsts aģentūras "Valsts tehniskās uzraudzības aģentūra" nodaļu.
Ar 2013. gada 1. janvāri ir veikta iestādes juridiskā statusa maiņa no valsts aģentūras par tiešās valsts pārvaldes iestādi ar struktūrvienību "Latvijas Lauksaimniecības muzejs".