ต่อมาในปี พ.ศ. 2508 ได้มีการจัดตั้งงานวิจัยเพื่อรักษาต้นน้ำขึ้นที่ดอยเชียงดาวเป็นแห่งแรก เพื่อศึกษาวิจัยและพัฒนางานในพื้นที่ลุ่มน้ำ นอกเหนือไปจากนั้นยังได้มีการทดลองปลูกป่าปรับปรุงต้นน้ำควบคู่กันไปด้วย ต่อจากนั้นได้มีการขยายงานเพิ่มมากขึ้นในปีต่อ ๆ มาจนถึงปี พ.ศ. 2518 กรมป่าไม้ ได้เล็งเห็นว่างานปรับปรุงและพัฒนาต้นน้ำลำธารเป็นงานที่มีความสำคัญมีปริมาณที่มากขึ้น จึงได้ยกระดับงานวิจัยเพื่อรักษาต้นน้ำขึ้นเป็นกองอนุรักษ์ต้นน้ำ และในปี พ.ศ. 2535 ได้มีการแบ่งส่วนราชการในกรมป่าไม้ใหม่ จึงเปลี่ยนชื่อเป็นส่วนอนุรักษ์ต้นน้ำ สำนักอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติ จนถึงปัจจุบัน โดยแบ่งการบริหารงาน ออกเป็น 6 ฝ่าย คือ ฝ่ายบริหารงานทั่วไป ฝ่ายสำรวจและวางแผน ฝ่ายส่งเสริมและพัฒนาต้นน้ำ ฝ่ายจัดการ ต้นน้ำที่ 1 ฝ่ายจัดการต้นน้ำที่ 2 และฝ่ายจัดการต้นน้ำที่ 3 ซึ่งในการปฏิบัติงานภาคสนามนั้น ประกอบด้วยศูนย์จัดการต้นน้ำ จำนวน 19 ศูนย์ และหน่วยจัดการต้นน้ำทั่วประเทศ จำนวน 189 หน่วย นอกจากนี้ยังมีโครงการพิเศษอีกหลายโครงการ เช่น โครงการอันเนื่องมาจากพระราชดำริ โครงการวนศาสตร์ชุมชนบนพื้นที่สูง ศูนย์พัฒนาโครงการหลวง (ฝ่ายป่าไม้ ) และ โครงการจัดการลุ่มน้ำน่านตอนบน เป็นต้น