1945年抗战胜利，在中共中央“建立巩固的东北根据地”的号召下，黑龙江地区驻省机关、部队、人民团体，利用早年弃耕的荒地，用人力畜力试办了一批小型农场。1947年，黑龙江地区的合江、松江、牡丹江、黑龙江、嫩江诸省，均试办省营“机械农场”，用机械开垦荒地，为全国最早创建机械化国营农场的地区。1947～1949年，正在人民解放战争进行的艰难时刻创建了宁安、通北、赵光、平阳（查哈阳）、永安、香坊、鹤山、八一五等15个公营机械农场。这些农场是在缺乏经营管理经验和简陋的物质条件下创建的，具有试点性质。据有关资料统计，1947～1949年年末，黑龙江地区农场共开垦荒地40.6万亩。
　　　　1949年4月，在东北人民政府农业部领导下，成立了公营农场管理处（后改称东北机械农场管理局、东北国营农场管理局），这是黑龙江地区第一个国营农场管理机构。它先后召开4次国营机械农场场长会议，总结办场经验，制定规章制度，由供给制向独立核算的企业化过渡，试行“三定三包”（土地、机械、人力）责任制，培养农机人员，摸索农艺技术，逐步提高经营管理水平。1949～1952年，东北荣军复员工作委员会的荣军学校和“解放团”，分别在松嫩平原和三江平原上建立机械农场。1950年，伊拉哈荣军农场开荒3万余亩。至1950年，共创建农场19个，掀起垦区第一次开荒高潮，当年开荒49.7万亩。 1953～1955年，黑龙江省内建立一批劳改农场，大都以人畜力开荒为主，逐步发展到以机械开垦为主，机、马、牛相结合的耕作体系。1955年创建劳改农场23个，占当时全省38个劳改农场总数的60%。当年开垦荒地100万亩。
　　　　1956年，1.7万名铁道兵转复官兵开赴三江平原，建立了一批军垦农场。1958年，10万转业官兵中有81 500人奔赴北大荒，大规模建场、扩场，形成军垦高潮。当时，西部农场群由省国营农场管理局管辖；东部农场群归农垦部领导，分设牡丹江、合江两个农垦局，为农垦部直属垦区。农场数增至103个，耕地面积达1 750万亩，职工增加到31.7万人。由于大面积扩场建点，实行 “五边”方针（边开荒、边生产、边建设、边积累、边扩大），进一步开发了三江平原，增加了耕地面积，安置了大批复转军人。当时在“大跃进”、人民公社化运动和“左”的政策影响下，省属农场下放地、县，农垦部直属垦区农场的“场社合一”“高指标”“瞎指挥”“共产风”兴起，造成人力、物力的严重浪费。经过三年困难时期，开始贯彻中共中央关于“调整、巩固、充实、提高”的八字方针，省成立农垦厅，收回原来下放的农场，国务院决定撤销牡丹江、中共合江农垦局，成立东北农垦总局，统一领导黑龙江省的中央直属垦区。1964年，垦区认真落实了中共中央关于改革国营农场经营管理制度的批示（即《五条》、《十六条》），改善了经营管理和生产面貌，武装了100个机械化生产队（省属30个，中央直属70个），并把一切工作纳入“面向生产队”的轨道，使生产出现了转机，经营由亏损转为盈利。1966年，粮豆总产14.5亿公斤，工农业总产值7.6亿元（1980年不变价），盈利1 213万元，基本上实现了国家提出的建立商品粮基地的要求。
　　　　受“文化大革命”的干扰破坏，国营农场经济濒临危机。1968年，东北农垦总局与大部分省属农场合并，组成黑龙江生产建设兵团，归沈阳军区、黑龙江省军区领导。兵团管辖5个师、58个团（场）；1969年，在抚远、同江地区新建第六师、7个团（场）。省属其他农场再次下放地、县。由于“左”倾思潮泛滥，农场各种规章制度遭到彻底否定，干部靠边，科技人员下放，生产水平下降，亏损严重。从1969年起，垦区接收城市知识青年45万人，大量知青的到来给垦区增添新生力量，但超出了生产发展的需要，带来经济负担过重的压力。1973年，黑龙江省成立国营农场管理局，收回下放的农场和部分劳改农场。至此，黑龙江省国营农场基本上归属于生产建设兵团和省国营农场管理局两大系统。1975年，邓小平主持中共中央日常工作，提出：“一定要把国民经济搞上去”。垦区开始从各方面加强经济工作的领导，进一步起用了“靠边站”的农场干部和下放的科技人员，逐步恢复了各种规章制度，并重点抓了农业机械化和经营管理。1975年，垦区生产有了回升，尽管未达到1967年水平，但由于耕地面积扩大，粮豆总产突破历史最高水平，达到23.8亿公斤，上交12.8亿公斤。这一时期，垦区农场数由原来103个增至118个，耕地面积增至2 498万亩，职工增至76.5万人。为适应国防急需，兵团发展了交通、通信、建筑等事业，兴办一批工厂和“五小”（即小钢铁、小化肥、小水泥、小煤窑、小农机）工业，为垦区建设奠定了物质基础。
　　　　随着“文化大革命”的结束，中国共产党和国家重新部署了对黑龙江垦区的进一步开发和建设。1976年，为克服省内两个农垦系统并存的弊病，中共中央决定撤销黑龙江生产建设兵团和黑龙江省国营农场管理局，成立黑龙江省国营农场总局，统一管理全省国营农场。1976～1978年，垦区经济经历了三年徘徊，平均粮豆总产量23.5亿公斤，工农业总产值增长较快，但经营亏损增大，平均年亏损1.6亿元。中共第十一届三中全会后，垦区开始把工作重点转到经济建设上来，进入清除“左”的影响，由传统农业向现代农业，由产品经济向商品经济转变的新时期。1979年，垦区实行“调整、改革、整顿、提高”的方针，从上层建筑到经济基础进行了一系列的调整和改革；形成多层次所有制结构；开展多种经营，建立合理的生产结构；实行财务包干制；建立多种形式的生产责任制；积极开展对外贸易和科技交流等。同时，国家对垦区进行了农业现代化试点。1979年，友谊农场五分场二队引进国外先进农机技术，1980年利用日本补偿贸易贷款建立现代化农场（洪河农场），1983年利用世界银行贷款、引进先进技术实施300万亩开荒项目（其中包括新建二道河、鸭绿河农场）。这一时期，呼伦贝尔盟和大兴安岭管理局共27个农场随着行政区划的变更，划归内蒙古自治区。1984年，16个劳改农场划归省公安厅劳改局，1985年年末，又划归省国营农场总局。与此同时，垦区新建农场4个，经调整、合并，截至1985年，垦区所属农场总数达101个，耕地总面积达2 924万亩，总人口160.1万人，职工70.8万人。1979～1985年，垦区生产经营4年盈利，3年亏损，盈亏相抵，净盈利3.92亿元。其中1983年，垦区生产经营取得好成绩，粮豆总产33.25亿公斤，上交19.7亿公斤，工农业总产值25.43亿元（1980年不变价），净盈利2.93亿元。
　　　　经过多年的开发和建设，截至1985年，垦区建成一大批良田连片、林带交织、公路成网、城镇棋布的大型机械化农场。垦区田间机械化程度达到90％以上，为全国农业机械化程度最高的地区。同时，垦区建立了比较完整的生产、生活、社会服务体系和政法体系，产品和商品购销体系（商业、粮食、外贸），各类工程建筑设计施工体系，农业科研体系，交通运输体系，文化教育体系，卫生防疫体系，工商物价体系，土地环保体系等等。垦区被称为“农垦小社会”。
　　　　经多年开发建设，荒原生巨变，“北大荒”成为 “北大仓”。1947～1985年，垦区累计生产粮豆512.4亿公斤，上交国家243亿公斤，商品率为47.4％。截至1985年，黑龙江省国营农场总局已拥有9个国营农场管理局，101个国营农牧场。垦区拥有固定资产原值33.2亿元，净值24.5亿元，工农业总产值为356.4亿元（1980年不变价，工业、农业产值在总产值的比重为四六开）。