棉花科学学院于2015年8月24日在新疆塔里木大学挂牌成立，是我国首个集棉花科学研究、人才培养、科技服务为一体的、产学研紧密结合的专业型机构，由中国农业科学院棉花研究所、塔里木大学和新疆生产建设兵团第一师合作共建。棉花科学学院以“立足南疆，面向中亚”为指导思想，结合中央对南疆的重大战略部署，共同实施南疆棉花产业发展战略。通过三方深度融合，坚持科技创新、区域创新、体制创新、对外开放相结合，实现资源共用、队伍共建、成果共享和人才共培，着重解决南疆棉花产业发展中的重大科技难题和瓶颈问题，创新重大科技成果，为新疆乃至全国棉花产业可持续发展提供强有力的科技支撑，并辐射推动中亚棉花产业发展，实现棉花西进中亚的战略目标，进而保障我国棉花安全、促进民族团结和维护边疆稳定。

根据学院总体发展规划，2015年开始每年从塔里木大学农学、植物保护、农业资源与环境等相关专业遴选棉花科学方向本科生实验班——棉花实验班，赴中棉所进行为期近一年的理论学习和生产实践。理论课全部由中棉所专家讲授，开设课程包括棉花育种、栽培、植保、棉花储藏与加工、纺织、棉种加工、棉业经济等，涵盖棉花生产、加工、销售等全产业链各个环节。同时，采取导师负责制，每位学生由1~2名导师负责，学生进入中棉所各创新团队开展科研研究。棉花实验班皆在培养棉花科学方向专业型、区域型、综合型科技人才，为我国棉花产业发展，尤其是新疆棉花产业发展和棉花西进中亚战略培养专业型技术人才和科研人才。