Медаль «За освоение целинных земель» была учреждена Указом Президиума Верховного Совета СССР от 20 октября 1956 года. Награду вручали колхозникам, работникам совхозов, машинно-тракторных станций, строительных и других организаций, партийным, советским, профсоюзным и комсомольским работникам за хорошую работу на освоении целинных и залежных земель в районах Казахстана, Сибири, Урала, Поволжья и Северного Кавказа.

К награждению медалью «За освоение целинных земель» представлялись работники, проработавшие в районах освоения целинных и залежных земель, как правило, не менее двух лет. Вручение медали «За освоение целинных земель» производилось от имени Президиума Верховного Совета СССР председателями, заместителями председателей и членами Президиумов Верховных Советов автономных республик и исполнительных комитетов краевых, районных и городских Советов депутатов трудящихся по месту жительства награжденных.

Вместе с медалью награжденному вручалось удостоверение о награждении. Медаль «За освоение целинных земель» носится на левой стороне груди и при наличии орденов и других медалей располагается после медали «За восстановление угольных шахт Донбасса».

Медаль «За освоение целинных земель» изготавливается из цветного металла и имеет форму правильного круга диаметром 32 миллиметра. Ушко медали имело два варианта изготовления - округлое сточенное и более редкое - округлое выпуклое. На лицевой стороне медали изображен самоходный комбайн во время уборки урожая и на горизонте поля элеватор, внизу медали в три строки надпись «За освоение целинных земель».

На оборотной стороне медали изображены: внизу серп и молот с расходящимися от них солнечными лучами, вверху пятиугольная звездочка, с левой стороны пшеничный колос и с правой стороны кукурузные початки. Все надписи и изображения на медали выпуклые. Края медали с лицевой и оборотной стороны окаймлены выпуклым бортиком.

Для прикрепления к одежде медали служит пятиугольная колодка. Она представляет собой пятиугольную пластину, обращенную одним углом вниз. Пластина имеет в нижнем углу фигурный вырез для прикрепления медали к колодке. На оборотной стороне пластины приспособление в виде булавки для прикрепления колодки к одежде.

Колодка покрыта шелковой муаровой лентой шириной 24 миллиметра. Лента темно-зеленого цвета с двумя продольными желтыми полосками по краям. Ширина полосок по 3 миллиметра каждая. Известны случаи повторного награждения медалью «За освоение целинных земель».

Помимо индивидуальных награждений отличившихся граждан, медалью мог быть награжден и трудовой коллектив. Так, например, 12 октября 1966 года медалью «За освоение целинных земель» была награждена комсомольская организация Уральского политехнического института имени Кирова. Также этой медали был удостоен автомобильный батальон Киевского Военного Округа. Одним из награжденных этой медалью является Юрий Гагарин. После него эта медаль вручалась на месте посадки и многим другим космонавтам.