กรมส่งเสริมคุณภาพสิ่งแวดล้อม สถาปนาขึ้นเมื่อ 4 เมษายน 2535 สืบเนื่องมาจากประกาศใช้พระราชบัญญัติส่งเสริมและรักษาคุณภาพสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ พ.ศ. 2535 และยกเลิกพระราชบัญญัติส่งเสริมและรักษาคุณภาพสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ พ.ศ. 2518 พร้อมทั้งยุบสำนักงานคณะกรรมการสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ และปรับปรุงส่วนราชการใหม่เป็น 3 กรม ได้แก่ กรมควบคุมมลพิษ สำนักงานนโยบายและแผนสิ่งแวดล้อม และกรมส่งเสริมคุณภาพสิ่งแวดล้อม

กรมส่งเสริมคุณภาพสิ่งแวดล้อมได้โอนอำนาจหน้าที่และกิจการบริหารส่วนราชการเดิม คือ กองสนเทศและส่งเสริมคุณภาพสิ่งแวดล้อม ฝ่ายวิเคราะห์สิ่งแวดล้อมจากภาพถ่าย สังกัดกองนโยบายและแผนสิ่งแวดล้อม และศูนย์วิจัยและฝึกอบรมด้านสิ่งแวดล้อม สังกัดกองมาตรฐานคุณภาพสิ่งแวดล้อม ตามพระราชกฤษฎีกาการแบ่งส่วนราชการใหม่ ของกรมส่งเสริมคุณภาพสิ่งแวดล้อม กระทรวงวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อม พ.ศ. 2535

ต่อมาในปี พ.ศ. 2545 ได้มีการปรับปรุงแบ่งส่วนราชการใหม่อีกครั้งหนึ่ง ทำให้กรมส่งเสริมคุณภาพสิ่งแวดล้อมถูกโอนย้ายไปสังกัดกระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม