Administracja leśna istniała już w lasach biskupich gdzie funkcjonowało Leśnictwo Samsonów. Po przejęciu na Skarb Państwa dóbr biskupich, decyzją Sejmu Czteroletniego w 1789 roku, powstało Leśnictwo Państwowe Samsonów. Od 1816 roku włączono je pod zarząd Dyrekcji Górniczej na potrzeby górnictwa i hutnictwa. Leśnictwo to miało wówczas powierzchnię 19 tysięcy hektarów i podzielone było na pięć straży : Suchedniów, Odrowążek, Huta, Tumlin i Zagnańsk.

Nadleśnictwo Zagnańsk powstało z dniem 1 stycznia 1929 roku, a utworzono je z południowej części Nadleśnictwa Samsonów i leśnictwa Klonów z Nadleśnictwa Święta Katarzyna. Łącznie obejmowało ono powierzchnię 5183,26ha.

Z dniem 1 września 1968 roku rozpoczęto nauczanie w Technikum Leśnym, które powstało dzięki staraniom ówczesnego Ministra Leśnictwa I Przemysłu Drzewnego Romana Gesinga. Oficjalne zarządzenie o utworzeniu od podstaw Technikum Leśnego wydane zostało 29 maja 1967 roku. Od tego czasu można mówićo przyszkolnym Nadleśnictwie Zagnańsk.

1 stycznia 1973 roku nastąpiło przemianowanie dotychczasowych nadleśnictw Samsonów i Zagnańsk w obręby i połączono je w jedno Nadleśnictwo Zagnańsk, a od 1 stycznia 1976 roku obydwa obręby włączono do Nadleśnictwa Kielce.

Reaktywowany 1 lipca 1983 roku Okręgowy Zarząd Lasów Państwowych w Radomiu powołał z dniem 1 lipca 1984 roku Nadleśnictwo Zagnańsk o powierzchni 11 512 ha.

1 maja 1996 roku przekazano do Świętokrzyskiego Parku Narodowego teren o powierzchni 1556,61 ha i 8 ha do kopalni „Bukowa Góra”. Po tych zmianach powierzchnia Nadleśnictwa Zagnańsk wynosiła 9 958,06ha podzielona na 8 leśnictw w dwóch obrębach : Samsonów- 6119,72 ha i Zagnańsk- 3847,34ha.

Aktualnie, według stanu na dzień 1 lipca 2024 roku, powierzchnia Nadleśnictwa Zagnańsk wynosi 9997,07ha.