L'idea di una Rete italiana di ricerca ecologica a lungo termine (LTER-Italia), basata sugli obiettivi della Rete LTER internazionale (ILTER), si affermò nel panorama scientifico italiano nel 1995; l'iniziativa fu ufficialmente presentata per la prima volta nel 1996, nel corso del settimo Congresso della Società Italiana di Ecologia (SItE) tenutosi a Napoli.

Diversi ricercatori provenienti da Enti pubblici, Università ed Istituti di ricerca, costituirono un gruppo di lavoro che s'impegnò sin da allora a diffondere l'iniziativa e ad avviare la ricognizione dei siti di ricerca a lungo termine distribuiti sul territorio nazionale.

Le condizioni favorevoli per la creazione della Rete furono fornite dal Progetto internazionale ALTER-Net ("A Long-Term Biodiversity, Ecosystem and Awareness Research Network" - Rete di ricerca a lungo termine per la consapevolezza sugli ecosistemi e la biodiversità); l'Ufficio CONECOFOR del Corpo forestale dello Stato (CFS), partner italiano del Progetto, si è impegnato sin dall'inizio nella realizzazione della Rete LTER-Italia.

Nel novembre del 2004, il CFS organizzò a Roma una Conferenza scientifica, alla quale furono invitati i ricercatori già coinvolti nella fondazione della Rete LTER nazionale: in quella occasione furono illustrati alcuni siti di ricerca ecologica a lungo termine in ambiente terrestre, di acqua dolce e marino, proposti per la costituzione della Rete. Il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) con tre dei suoi istituti (l'Istituto di Biologia Agro-ambientale e Forestale-IBAF, l'Istituto per lo Studio degli Ecosistemi-ISE, l'Istituto di Scienze Marine-ISMAR), il CFS, la SItE ed il Laboratorio di Biologia Marina di Trieste sottoscrissero un Protocollo d'Intesa per l’avvio di LTER-Italia. Il protocollo di intesa stabilì le regole fondanti di LTER-Italia, relative alla sua struttura organizzativa, basata su un Comitato Promotore composto da sei membri, uno per ogni Ente firmatario, e alla selezione dei siti da includere nella Rete nazionale.

Il Comitato Promotore ebbe, nel corso del 2005, l'importante ruolo di entità organizzativa e scientifica, dedicata al coordinamento dei ricercatori responsabili dei siti e orientata alla cura dei rapporti di LTER-Italia con l'organismo internazionale ILTER. Nel Protocollo di Intesa era inoltre prevista la successiva elezione di un Comitato Tecnico Scientifico di LTER-Italia, che seguisse i temi scientifici portati avanti nei siti e procedesse  alla loro valutazione periodica.

La selezione finale dei siti LTER-Italia fu compiuta dal Comitato Promotore con il supporto scientifico di cinque revisori esterni. Una lista approvata di 17 siti LTER-Italia fu resa disponibile a febbraio 2006 e a marzo 2006 fu presentata in occasione della prima Assemblea Generale LTER-Italia, che si svolse a Roma presso l'Ispettorato Generale del CFS. Nel corso dell'Assemblea, il Comitato Promotore fu implementato con tre nuovi membri e denominato "Comitato Esecutivo", furono eletti sette membri del Comitato Tecnico Scientifico e fu preparata una proposta LTER-Italia organica, da sottomettere al coordinamento della Rete mondiale ILTER.

Nel corso della riunione del Comitato di Coordinamento internazionale ILTER tenutasi a Gobabeb (Namibia) ad agosto 2006, la proposta italiana fu presentata e ufficialmente ammessa: pertanto LTER-Italia è entrata ufficialmente a far parte della Rete mondiale ILTER.

Dal 2006 la Rete si è dotata di un proprio Statuto, ha svolto 11 Assemblee annuali, ha aumentato il numero di parent sites da 17 a 25 e ha svolto verifiche e aggiornamenti annuali sulle attività dei siti. Nel marzo 2012 è stato pubblicato il volume “La rete Italiana LTER”, che presenta la rete, i siti e i primi 5 anni di attività svolte.

Al 2018 LTER-Italia consiste di un gruppo di 25 siti (“parent sites”) che contengono 80 siti di ricerca suddivisi in 33 terrestri, 23 lacustri e 24 marini/acque di transizione, di cui 2 extraterritorali (Laghi Himalayani e Stazioni di ricerca in Antartide), ove si realizzano ricerche ecologiche a lungo termine.