โรงโคนมสวนจิตรลดาจัดตั้งขึ้นเพื่อส่งเสริม และเผยแพร่การเลี้ยงโคนม โดยการสาธิตการดำเนินงานให้เป็นตัวอย่างแก่เกษตรกร เพื่อเกษตรกรสามารถนำไปดำเนินการเองได้ภายในครอบครัวหรือแบบสหกรณ์ มีการศึกษาค้นคว้า ทดลองหาวิชาการแผนใหม่เกี่ยวกับการเลี้ยงโคนม และเผยแพร่ความรู้ไปยังเกษตรกร ทำการคัดเลือก และปรับปรุงพันธุ์โคนมที่เหมาะสมกับสภาพภูมิอากาศ และภูมิประเทศของประเทศไทย ทั้งนี้ยังเป็นการส่งเสริมให้มีการบริโภคนมสดให้กว้างขวางยิ่งขึ้น

เมื่อวันที่ 12 มกราคม พ.ศ. 2505 พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดชฯ เสด็จพระราชดำเนิน ทรงเปิดโรงโคนมสวนจิตรลดา โรงโคนมแห่งนี้ ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้สร้างขึ้นภายในบริเวณเขตพระราชฐานสวนจิตรลดาโดยพระราชทาน พระราชทรัพย์ส่วนพระองค์ จำนวน 32,886.73 บาท (สามหมื่นสองพันแปดร้อยแปดสิบหกบาทเจ็ดสิบสามสตางค์) อันเป็นผลกำไรจากการจัดพิมพ์ และจำหน่ายหนังสือ "หลักวิชาการดนตรี" ซึ่งพระเจนดุริยางค์ ได้ทูลเกล้าฯ ถวายลิขสิทธิ์ เพื่อใช้ดำเนินการจัดสร้าง โดยเริ่มเลี้ยงโคนม 6 ตัว เป็นโคพันธุ์ "เรดเดน" ซึ่ง นายสุริยน ไรวา ในนามของบริษัท เอส.อาร์. จำกัด น้อมเกล้าน้อมกระหม่อม ถวาย 4 ตัว (ในจำนวนนี้เป็นโคสาวตั้งท้อง 2 ตัว ลูกโคเพศเมีย 1 ตัว และลูกโคเพศผู้ 1 ตัว) กรมปศุสัตว์น้อมเกล้าน้อมกระหม่อม ถวายโคสาวตั้งท้อง 2 ตัว คือโคพันธุ์ " บราวน์สวิส" และลูกผสม "เรดซินดี้" ต่อมาโคสาวที่ตั้งท้องได้ตกลูก จึงเริ่มทำการรีดนม น้ำนมที่เหลือจากการแบ่งให้ลูกโคกิน นำไปจำหน่ายให้แก่ข้าราชบริพารภายในสวนจิตรลดา ในราคา 1.50 บาท ต่อ 8 ออนซ์ เมื่อมีจำนวนโคนมเพิ่มขึ้น ทั้งจากแม่โคให้ลูกทุกปี กับมีผู้น้อมเกล้าน้อมกระหม่อม ถวายสมทบ ทำให้สามารถผลิตน้ำนมสดออกจำหน่ายแก่บุคคลภายนอก และโรงเรียนต่างๆ ในละแวกใกล้เคียงได้ เมื่อมีกำไรสะสมมากขึ้น จึงได้ขยายงานออกไปตามลำดับ ทั้งในด้านการผลิตน้ำนม คุณภาพของนม และการส่งเสริมอาชีพแก่เกษตรกร

ในระยะแรกของการส่งเสริมการเลี้ยงโคนม เพื่อเป็นอาชีพใหม่ให้แก่เกษตรกรนั้น มีเกษตรกรที่เดือดร้อนในเรื่องหญ้าเลี้ยงโคนม พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดชฯ ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้สาธิตการปลูกหญ้าขึ้นในสวนจิตรลดา โดยวิธีทำ "นาหญ้า" ใช้ท่อนพันธุ์หญ้าขนปักดำคล้ายการดำนา ซึ่งเกษตรกรรู้จักเป็นอย่างดี และสามารถนำเอาวิธีการนี้ไปปฏิบัติได้เอง ในการสาธิตนี้ พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพล อดุลยเดชฯ เสด็จฯ มาทอดพระเนตรด้วย นับเป็นขวัญกำลังใจกับเกษตรกรผู้เลี้ยงโคนมอย่างยิ่ง