고려 후기에는 권력을 잡은 관리들이 불법적으로 대토지를 사유하거나, 토지를 빼앗긴 양인 농민이 세력가의 노비로 전락하여 국가적 문제가 되었다. 전민변정도감은 이렇게 불법적으로 빼앗긴 토지를 원래 주인에게 돌려주고 권세가의 압박에 의해 노비가 된 사람들의 양인 신분을 회복시켜, 국가의 통치 질서를 안정시키기 위해 설치되었다.

이 기구는 1269년(원종 10) 무신 집권자였던 김준(金俊)이 실각한 후 임연(林衍)⋅임유무(林惟茂) 부자가 김준의 토지와 노비를 차지하고자 처음 설치하였다. 그리고 이후에 1288년(충렬왕 14), 1301년(충렬왕 27), 1352년(공민왕 1), 1366년(공민왕 15), 1381년(우왕 7), 1388년(우왕 14) 등 총 7차례에 걸쳐 다시 설치되었다. 대체로 이 기구는 실각한 권세가의 재산을 처리하는 과정에서 설치된 경우가 많았다.

1301년에는 원나라 정동행성평장사(征東行省平章事) 활리길사(濶里吉思)가 고려의 노비법 개정을 주장하며 설치하였으나, 고려 관료들의 강한 반발에 부딪혀 별다른 성과를 거두지 못하였다.

전민변정도감 중 가장 유명하고 대표적인 사례는 1366년 신돈(辛旽, ?~1371)이 집권하며 설치한 것을 들 수 있다. 신돈은 권세가의 농장 확대를 억제하고 강제로 노비가 된 사람들의 신분을 돌려주고자 도감을 설치하여 의욕적으로 개혁을 추진하였다. 그러나 권문세족이라 불리던 당시 권세가들의 노골적인 방해와 저항으로 도감의 사업은 좌절되었고, 결국 도감을 이끌었던 신돈마저 실각하면서 전민변정도감의 개혁은 실패로 끝나고 말았다.