Dabas aizsardzības pārvalde tika izveidota 2002. gada 1. maijā ar Ministru Kabineta rīkojumu Nr. 204 „Par Dabas aizsardzības pārvaldes izveidošanu”. 2002.gada 6.maijā ar vides aizsardzības un reģionālās attīstības ministra rīkojumu Nr. 80 tika apstiprināts Dabas aizsardzības pārvaldes nolikums un 12. augustā pieņemts darbā pārvaldes direktors Rolands Auziņš. 2002. gada 23. augustā Dabas aizsardzības pārvalde tiek reģistrēta Nodokļu maksātāju reģistrā.
2002. gada beigās pārvaldē strādā 14 darbinieki. Līdz 2002. gada beigām Dabas aizsardzības pārvalde pasūta dabas aizsardzības plānus 9 īpaši aizsargājamām dabas teritorijām.
Ar 2003. gada 1. janvāri pārvalde pārņem no Vides ministrijas Konvencijas par starptautisko tirdzniecību ar apdraudētajām savvaļas dzīvnieku un augu sugām jeb CITES atļauju izdošanu un Sugu un biotopu aizsardzības likumā un Dzīvnieku aizsardzības likumā noteikto atļauju izdošanu.
2009. gadā norisinās Dabas aizsardzības pārvaldes un īpaši aizsargājamo dabas teritoriju administrāciju reorganizācija ar mērķi sekmēt vienotas dabas aizsardzības politikas realizēšanu Latvijā, kā arī veicināt efektīvāku Latvijas īpaši aizsargājamo dabas teritoriju apsaimniekošanu un pārvaldīšanu. Mainās iestāžu struktūra un īpaši aizsargājamo dabas teritoriju (ĪADT) pārraudzības mehānisms. Ar 2009. gada 1. jūniju tiek izveidota vienota Dabas aizsardzības pārvalde (turpmāk tekstā-Pārvalde). Par Pārvaldes ģenerāldirektoru tiek iecelts Jānis Strautnieks, kurš ilgus gadus strādājis Gaujas NP administrācijas direktora amatā. Par Pārvaldes teritoriālajām struktūrvienībām kļūst visas iepriekš patstāvīgās Latvijas nacionālo parku un rezervātu administrācijas - Gaujas nacionālā parka administrācija, Rāznas nacionālā parka administrācija, Ķemeru nacionālā parka administrācija, Slīteres nacionālā parka administrācija, Teiču dabas rezervāta administrācija un Ziemeļvidzemes biosfēras rezervāta administrācija. Ikviena no tām atbildīga ne tikai par konkrēto nacionālo parku vai rezervātu, bet pārraudzībā esošajā reģionā pārzina visas īpaši aizsargājamās dabas teritorijas, tai skaitā NATURA 2000 teritorijas, īstenojot vienotu dabas aizsardzības politiku un uzraugot dabas aizsardzības normatīvo aktu ievērošanu. Kopumā Dabas aizsardzības pārvaldē un tās teritoriālajās struktūrvienībās strādā 135 darbinieki.
2013. gada 3. jūnijā Pārvaldi ģenerāldirektores amatā sāk vadīt Sandra Bērziņa.
2017. gada 21. aprīlī Pārvaldi ģenerāldirektora amatā sāk vadīt Juris Jātnieks.
Sākot ar 2018. gada 1. oktobri pēc restrukturizācijas Dabas aizsardzības pārvaldes struktūru veido 2 departamenti, 4 nodaļas un 4 reģionālās administrācijas:
- Departamenti:
- Dabas aizsardzības departaments
- Stratēģiskās vadības un koordinācijas departaments
- Nodaļas:
- Komunikācijas un dabas izglītības nodaļa
- Budžeta un nodrošinājuma nodaļa
- Īpašumu pārvaldības nodaļa
- Personāla un lietvedības nodaļa
- Reģionālās administrācijas:
- Kurzemes reģionālā administrācija (ietverot bijušo Slīteres Nacionālā parka administrāciju);
- Latgales reģionālā administrācija (ietverot bijušās Rāznas Nacionālā parka un Teiču dabas rezervāta administrāciju);
- Pierīgas reģionālā administrācija (ietverot bijušo Ķemeru Nacionālā parka administrāciju);
- Vidzemes reģionālā administrācija (ietverot bijušās Gaujas Nacionālā parka un Ziemeļvidzemes biosfēras rezervāta administrāciju).
2019. gada 1. novembrī Pārvaldi ģenerāldirektora amatā sāk vadīt Andrejs Svilāns.
2023. gada 18. janvārī Pārvaldi kā ģenerāldirektora pienākumu izpildītājs sāk vadīt ģenerāldirektora vietnieks Andris Širovs.
2025. gada 20. janvārī Pārvaldi ģenerāldirektora amatā sāk vadīt Laura Anteina.
Sākot ar 2025. gada 1. jūniju pēc restrukturizācijas Komunikācijas un dabas izglītības nodaļa pārveidota par Komunikācijas un dabas izglītības departamentu ar divām nodaļām - Komunikācijas un dizaina nodaļu un Dabas izglītības un tūrisma nodaļu.
Sākot ar 2026. gada 1. janvāri pēc restrukturizācijas
- Stratēģiskās vadības un koordinācijas departaments pārveidots par Stratēģiskās vadības un juridiskā atbalsta departamentu ar divām nodaļām - Stratēģiskās vadības un pakalpojumu uzraudzības nodaļu un Juridiskās kontroles un atbalsta nodaļu;
- Budžeta un nodrošinājuma nodaļa pārveidota par Finanšu vadības departamentu ar divām nodaļām - Budžeta un iepirkumu nodaļu un Projektu nodaļu;
- Pārvaldei pievienots Nacinālais botāniskais dārzs kā reģionālā struktūrvienība.