Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm Việt Bắc (nay là Trường Đại học Sư phạm thuộc Đại học Thái Nguyên), được thành lập năm 1966 cùng với 6 khoa cơ bản khác là: Toán học, Vật lý, Hoá học, Ngữ văn, Lịch sử và Địa lý. Địa điểm đầu tiên của Khoa đặt tại xã Vinh Quang, huyện Đại Từ, tỉnh Bắc Thái (nay là xã Phú Lạc, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên). Từ năm 1970 cùng với toàn trường, Khoa chuyển địa điểm về Thành phố Thái Nguyên. Ngay từ khi mới thành lập, cán bộ, giảng viên của Khoa đã bắt đầu triển khai công tác tuyển sinh và giảng dạy khóa I, đồng thời còn phải xây dựng và ổn định nơi ăn chốn ở của cán bộ và sinh viên trong điều kiện chiến tranh chống Mỹ hết sức ác liệt. Mặc dù vậy, tập thể cán bộ, giảng viên và sinh viên của Khoa đã kết hợp giảng dạy, học tập với lao động sản xuất; chủ động giải quyết các nhu cầu thiết yếu về ăn, ở, học tập và nghiên cứu khoa hoc; quyết tâm vượt mọi khó khăn hoàn thành tốt nhiệm vụ của Đảng và Nhà nước giao phó. Những năm đầu quy mô của Khoa còn nhỏ, trung bình mỗi năm có 40 sinh viên nhập học. Số cán bộ giảng viên và nhân viên chỉ có trên 20 người. Phần lớn giảng viên thế hệ đầu tiên của Khoa là từ Trường Đại học Sư phạm Hà Nội và Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội chuyển đến. Cùng với sự phát triển của Nhà trường, lực lượng giảng viên của Khoa được tăng cường từ nhiều nguồn khác nhau: Giảng viên được đào tạo từ nước ngoài về, giảng viên từ các trường đại học trên cả nước chuyển đến, sinh viên xuất sắc của các trường đại học khác và của Khoa được tiếp nhận.

Hiện nay, Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm-ĐH Thái Nguyên được giao nhiệm vụ quản lí, tổ chức đào tạo 2 chương trình: Sư phạm Sinh học và Sư phạm Khoa học tự nhiên. Theo quyết định số 1506/QĐ-ĐHSP ngày 21/6/2012 của Hiệu trưởng Trường Đại học Sư phạm về việc ban hành danh mục ngành đào tạo, chương trình Sư phạm Sinh học là một chương trình đào tạo của ngành Sư phạm Sinh học do Khoa Sinh học trực tiếp quản lý. Đội ngũ cán bộ và giảng viên cơ hữu của Khoa trực tiếp tham gia xây dựng chương trình, quản lý và giảng dạy các chương trình đào tạo cử nhân sư phạm gồm 24 giảng viên, kỹ thuật viên trong đó số lượng giảng viên có học vị tiến sĩ, chức danh giáo sư và phó giáo sư là 18 người (1 Giáo sư; 11 Phó giáo sư; 6 Tiến sĩ), chiếm 90,00% tổng số giảng viên của Khoa. Các phòng thí nghiệm của khoa với hệ thống trang thiết bị hiện đại và đội ngũ kỹ thuật viên chuyên nghiệp.