Øystein Djupedal (SV) var departementets første leder. Han ble avløst 18. oktober 2007 av kunnskapsminister Bård Vegar Solhjell (SV) og forsknings- og høyere utdanningsminister Tora Aasland (SV). Fra oktober 2009 overtok Kristin Halvorsen som minister for barnehage- og opplæringssaker, og hun overtok i mars 2012 også ansvaret for forskning og høyere utdanning fra Tora Aasland og satt til 16. oktober 2013.