应用生物科学系依托于科研和教学工作享誉海内外的核农所和生物所。
浙江大学原子核农业科学研究所（简称核农所）始建于1958年，是我国最早从事“生物物理学”和“核技术及应用” 的教学与科研机构之一，目前是我国核技术农业应用领域的领军单位。1981年和1984年先后被批准为生物物理学硕士和博士学位授予点，1988年被审定为博士后流动站学科点，1989年成为国际原子能机构（IAEA）亚太地区核农学培训示范中心，1989年成为国家生物物理学重点学科点，1993年以来一直为农业部核农学重点开放实验室以及浙江省核农学重点研究实验室的依托单位。2004年又新增了“核技术及应用”工学博士/硕士学位授予权，同年被授权成立“IAEA－浙江大学植物诱变种质创新与利用研究合作中心”（发展中国家中首个获得IAEA批准的合作中心）。历年来，核农所取得较高水平科研成果70余项，其中国家级奖6项、部省级50余项，曾被浙江省人民政府三次授予“科技进步重大贡献先进集体”荣誉称号。1998年四校合并建成新浙江大学后，逐步利用学校的综合优势，进行了学科整合和队伍优化，在近年的各类评价体系中，排名一直稳居全国同学科前三甲。核农所目前朝气蓬勃，已形成一支队伍精干、凝聚力强、有创新精神的从事“生物物理学”和“核技术及应用”研究和培养高层次人才的群体和基地。
生物技术研究所包含“植物病理学”和“生物化学与分子生物学”两个二级学科。植物病理学创建于上世纪20年代末，1936年国立浙江大学病虫害系成立，设植物病理组，是国内最早建立的植物病理学科之一，著名植物病理学家陈鸿逵教授是学科奠基人。其后，国内大批知名学者先后在本学科工作，建立了真菌学、植物病毒学、植物病害防治学等分支学科，使学科成为国内有影响的植物病理学学科。植物病理学科于1981年获硕士学位授权点，1990年获博士学位授权点，现为国家重点学科、教育部长江学者特聘教授设岗学科点、“水稻生物学国家重点实验室”和“教育部长江学者创新团队”依托单位之一。所在一级学科“植物保护学”1998年成为博士授权点，2007年成为首批一级学科国家重点学科。“生物化学与分子生物学”学科于1998年获硕士学位授权点，2000年获博士学位授权点。
两个所承担国家863、973、支撑项目、国家基金重点和面上项目、农业部行业科研专项等国家各级项目，近年年均科研经费5000多万元。具有同位素荧光扫描仪、生物分子成像仪、快速蛋白液相分析系统、高效液相色谱仪、万用显微镜、可变程序机器人点样系统等固定仪器设备5000多万元。此外，核农所和生物所非常重视本科生的教学，不仅各位教授积极开设相关课程，而且用科研经费支持学生进行科研训练项目和毕业论文研究，对本专业发展和教学质量提高提供了强有力的支撑。