בשנת 1896 נטעו ראשוני חדרה גן אתרוגים לכבוד יום הולדתו ה-70 של הרב שמואל מוהליבר, מראשי חובבי ציון ברוסיה. הגן ניטע צפונית לחדרה על שטח של חמישים דונם בעזרת תרומות של יהודי רוסיה ופולין. לצד האתרוגים ניטעו גם תפוזים ולימונים. בשנת 1898 הושלמה בניתם של בית אבן ראשון, באר ובריכת השקיה. הגן שנוהל בתחילה על ידי ועד חובבי ציון, הועבר לאחריותו של הוועד האודסאי. כשהם לא יכלו להחזיקו הועברה האחריות לחברת 'יצהר', אחרי כן לחברת 'דורשי ציון' מחדרה ובסופו של דבר לידי קק"ל. גן האתרוגים לא הצליח מבחינה כלכלית, ורק בשל הכבוד לרב מוהליבר (שנפטר בשנת 1898) נמשכו המאמצים לעבדו ולקיימו.
בשנת 1913 קיבלה על עצמה קבוצה קטנה של חלוצים את עיבוד השטח. הם התמקמו בבית הקומותיים שבמקום וניהלו חיי קבוצה. עם פרוץ מלחמת העולם הראשונה נאלצו חברי הקבוצה לעזוב. בתקופת המלחמה התרכזו במקום פליטים שגורשו מבתיהם על ידי התורכים. בשנת 1918 הומלץ לוועד הצירים לבטל את הנקודה, מאחר ואינה יכולה לקיים יותר מעשרה מתישבים.
בשנת 1920 החלו להגיע לגן שמואל חלוצים מראשוני העליה השלישית, אשר התעקשו להיאחז במקום למרות הקשיים. בשנת 1921 הוקמה במקום קבוצה שיתופית, שחבריה יוצאי 'השומר הצעיר' מפולין, מגליציה, ומאוסטריה. חברי הקבוצה וחלוצים נוספים שהצטרפו אליהם בשנים הראשונות פיתחו ענפי חקלאות מגוונים (פרדס, לול, רפת, כוורת, ירקות, פלחה) וישמו שיטות עיבוד חדשניות. המאמצים נשאו פרי והקבוצה שסיימה את שנת 1923 ברווח הודיעה למוסדות המיישבים שאינה זקוקה לתמיכה נוספת. בכך היה גן שמואל לקיבוץ הראשון שהצליח להגיע לעצמאות כלכלית. בשנת 1925 נרכש 'שטח החמרה' (472 דונם). בשנת 1926 נבנה צריף חדר האוכל הראשון. בשנת 1929 זכו תפוזי הקיבוץ לציון לשבח בתערוכה חקלאית. עם הקמת 'חבר הקבוצות' הצטרף גן שמואל לתנועה זאת.
בשנת 1930 הצטרפה לגן שמואל קבוצת 'בני ישראל' מבסרביה שברומניה. בשנת 1933 נבנה הסילו, מחסן התבואות, בחצר הקיבוץ. מעבר אחדים מחברי הקיבוץ למושבי עובדים והתרחבות ענפי הייצור גרמו למחסור בעובדים. בשנת 1933 הצטרף לגן שמואל 'קיבוץ בנימינה' שחבריו, מיוצאי קיבוץ עליה א' של 'השומר הצעיר' בפולין, קיבלו הכשרה בבנימינה והצטרפו לעין שמר. לאחר תקופה קצרה התפלגו מעין שמר, חזרו לחדרה ואחרי כן הצטרפו לגן שמואל. עם הצטרפותם לקיבוץ הוכפל מספר החברים מ-40 ל-80, והקבוצה הקטנה היתה לקיבוץ גדול. במטרה לפרנס את האוכלוסיה הגדלה הורחבו ענפי החקלאות, הוכנס מיכון בכל ענפי היצור והופעלו שיטות השקייה חדשות.
בשנת 1935 הצטרף גן שמואל לתנועת
'הקיבוץ הארצי'. באותה שנה נרכש הטנדר הראשון והקיבוץ חובר לרשתות החשמל והטלפון. הצטרפה גם השלמה של חברי קבוצת 'מעפילים', בוגרי 'השומר הצעיר' בצ'כוסלובקיה, שקיבלו הכשרה ב
משמר העמק. במקביל לצמיחתו של הקיבוץ התפתחו גם חיי החברה, היצירה והתרבות. בשנת 1936 נקלטה
חברת הנוער הראשונה מגרמניה ומאוסטריה. בעקבותיה הגיעו חברות נוער נוספות.
בשנת 1941 נחנך חדר האוכל הבנוי הראשון. בשנת 1942, בשל הקשיים בשיווק פירות ההדר בתקופת המלחמה, הוקם מפעל ליצור מיץ הדרים, 'חרושת שימורים גן שמואל'. באותה שנה נקלטו בקיבוץ ראשוני הבנים שסיימו את לימודיהם ב
מוסד החינוכי במשמר העמק. בשנת 1944 הצטרפה לקיבוץ השלמה של גדוד 'השדה' של 'השומר הצעיר' מתל-אביב, ירושלים וכפר סבא וכן בוגרים של חברת הנוער שהתחנכה בקיבוץ. בשנת 1945 נרכשו 280 דונם אדמה נוספים. בשנת 1946 הגיעה לקיבוץ חברת הנוער 'איתנים' של ניצולי שואה. באותה שנה נבנה המתבן בחצר הקיבוץ. בשנת 1947 הונחה אבן הפינה למוסד החינוכי בקיבוץ. באותה שנה לקיבוץ חברת הנוער 'יסעור' של ניצולי שואה.
לפני הקמת המדינה שימש גן שמואל בסיס ליחידת
פו"ש. בקיבוץ היה מפעל ליצור נשק של ה'
הגנה'. ב
מלחמת העצמאות פונו ילדי משמר העמק ו
יד מרדכי מקיבוציהם ושהו במשך שנה בגן שמואל. בשנת 1949 הצטרפה לקיבוץ חברת הנוער 'תומר' של ניצולי שואה. בשנת 1950 הוכפלו שטחי הפלחה של הקיבוץ ונחנכה המרפאה הבנויה הראשונה. בשנת 1951 הצטרפה חברת הנוער 'ניצנים' וכן נקלטה קבוצה של עולים מהונגריה שעזבה את קיבוץ
מבקיעים. במהלך שנות ה-50 נקלטה קבוצה גדולה של עולים מארגנטינה. בהמשך נקלטו בני קיבוץ, חניכים של המוסד החינוכי בגן שמואל, ילידי הארץ ועולים חדשים.
בשנת 1957 נפתח אולפן לעברית. בשנת 1963 נחנך אולם המופעים, בית העם. בשנת 1967 נפתח 'דוכן' המכירות הראשון בכביש הראשי. בשנת 1969 נרכשו 188 דונם נוספים. בשנת 1978 נחנך חדר האוכל החדש. בשנת 1982 נרכשו 392 דונם אדמה נוספים. בשנת 1996 נחנך הפארק המסחרי הגדול בגן שמואל. במהלך השנים קיים הקיבוץ משק חקלאי מעורב ומגוון שמטרתו להקנות בטחון כלכלי לקיבוץ. ענפי משק רבים קמו ונסגרו במהלך השנים: כרמי זיתים, מכוורת, כרמי ענפים, לול תרנגולות, בננות, גן ירק, מכון דונג, מטע נשירים, בקר, תנינים. כיום ענפי המשק החקלאי הינם: גדולי שדה, פרדס, מטע, רפת, הודים, מדגה, דגי נוי, ברווזים. מפעל 'גן שמואל מזון', מפעל ליצור מיצים ורכז הדרים, היה לענף משק מרכזי ולבסיס חוסנו של הקיבוץ. חברי הקיבוץ מתפרנסים גם ממסחר, יזמויות ועסקים קטנים.
