Przed I wojną światową lasy nadleśnictwa stanowiące własność państwową były prawidłowo zagospodarowane, z wyznaczonym sztucznym podziałem powierzchniowym. Użytkowano je wyłącznie zakładając wielkopowierzchniowe zręby zupełne. Las odnawiano sztucznie, głównie sadząc sosnę. Drzewostany stanowiące własność prywatną (zajmowały ok. 20% powierzchni) charakteryzowały się dużym rozdrobnieniem. Dominowały w nich losowo wykonywane zręby zupełne o charakterze plądrowniczym a większość drzewostanów odnawiała się samosiewnie.

Po odzyskaniu przez Polskę niepodległości, polskie władze leśne przejęły w 1919 roku osiem byłych niemieckich nadleśnictw w dobrym stanie zagospodarowania, lecz z drzewostanami o słabej odporności na zagrożenia ze strony czynników biotycznych. Przyczyniło się to do wielkiej klęski, jaka w  latach 1922-24 nawiedziła puszczańskie drzewostany. Las został zaatakowane przez gąsienicę strzygoni choinówki, żerującą na igłach sosny. Gradacja strzygonii choinówki w latach 20. XX wieku doszczętnie zniszczyła lasy Puszczy Noteckiej. Gradacja, w niespotykanej dotąd w europejskim leśnictwie rozmiarze, objęła olbrzymi obszar od Holandii aż do Białorusi, a lasy Puszczy Noteckiej (w tym również lasy Nadleśnictwa Potrzebowice) znalazły się w jego centrum.  Skutkiem tego był wyrąb w kolejnych latach około 80% ogołoconych z igliwia drzewostanów. Do prac odnowieniowych przystąpiono już w roku 1925 i trwały one zasadniczo do 1936 roku.

Po zakończeniu II wojny światowej, w granicach obecnego Nadleśnictwa znalazły się obszary przedwojennych nadleśnictw Drawsko i Potrzebowice. Drzewostany charakteryzowały się prawidłowym sposobem zagospodarowania, natomiast lasy chłopskie i pomajątkowe (poniemieckie), przejęte na mocy reformy rolnej nie były należycie zagospodarowane oraz nie posiadały wytyczonego podziału powierzchniowego.

W latach 1969 – 1978 miały miejsce zmiany organizacyjne obejmujące Nadleśnictwo Potrzebowice i sąsiednie nadleśnictwa. Nadleśnictwo Krucz włączono do Nadleśnictwa Potrzebowice, następnie zlikwidowano dwa Nadleśnictwa: Sieraków i włączono (wraz z obrębem Drawsko) do Nadleśnictwa Międzychód oraz Nadleśnictwa Wronki włączając je do Nadleśnictwa Potrzebowice. Po uwzględnieniu powyższych zmian Nadleśnictwo zajmowało znaczną powierzchnię 35 777 ha (stan na 01.01.1973 r.).

Kolejne zmiany organizacyjne miały miejsce w 1979 roku - z części Nadleśnictwa Potrzebowice utworzono Nadleśnictwo Wronki (o pow. 22 811 ha); do Nadleśnictwa przekazano natomiast obręb Drawsko z Nadleśnictwa Międzychód (powierzchnia 6 632 ha), część obrębu Bucharzewo (7 091 ha) oraz część obrębu Karwin (116 ha) z Nadleśnictwa Karwin. W wyniku powyższych zmian nadleśnictwo gospodarowało od 1979 roku na łącznej powierzchni 26 898 ha. 1 stycznia 1984 roku nastąpiło przekazanie obrębu Bucharzewo o powierzchni 9 106,74 ha do Nadleśnictwa Wronki.

Współczesną historię nadleśnictwa znaczy wielka tragedia, jaka dotknęła potrzebowickie lasy w środku upalnego lata 1992 r., w wyniku dwóch pożarów.

W ciągu niespełna 8 godzin, żywioł strawił blisko 6 tys. ha puszczańskiego lasu a także kilkadziesiąt zabudowań (fot. archiwum nadleśnictwa).

Pożarzysko uprzątnięto i odnowiono w rekordowym czasie, wielkim nakładem sił, dzięki wspólnej pracy pilskich leśników. Posadzono 80 mln sztuk sadzonek – po dwie na każdego Polaka.