21世纪是农业发展的重要阶段，生命科学和其它最新科学技术相结合，将使世界农业发生根本性的变化。随着分子生物学的发展，生物基因库的建成，遗传工程的崛起，克隆技术和生物固氮技术的广泛应用，农业的面貌将为之一新。
工业化农业的发展，以投入大量物质和能量为标志，促进了生产力的大幅度提高，但也带来了能源枯竭、环境污染和生态失调等严重的社会问题。来出现的新科学技术革命中，产生了一批新的技术群，如生物工程技术、新能源技术、微电子技术、原子能技术、空间技术和海洋技术等等。这些科学技术成果正不同程度地在农业中得到应用，为解决工业化农业带来的环境、能源和生态问题，呈现了光明的前景。
在发展中国家，还有8亿以上人口未达到粮食安全线，还有1.8亿的学龄前儿童营养失调，数以亿计的人们正遭受饥饿和营养不良的折磨。在落后的农业生态区，自然资源迅速恶化、人口飞速增长、贫困加剧和食品短缺的主要原因，就是缺乏农业高科技。由于“绿色革命”的巨大成功，国际农业发展研究中心已认识到通过适当调整自然资源来促进农业可持续发展的重要性和紧迫性。在当今和未来的研究中，人们将更注重自然资源的调整、种质的保护和品质的提高。
以“全球卫星定位系统”代表的高科技设备应用于农业生产，导致了“精准农业”的产生，这将大大提高农业的生产水平。这种技术是在联合收割机、播种机和施肥机上安装全球卫星定位仪，驾驶室内的接受器可以将信息传给计算机。这样就具有精确施肥、精确估产和精确作业的特点。美国正在农业领域推广这种精确种植技术。
以因特网为代表的计算机网络技术应用于农业领域，使农业生产活动与整个社会紧密联系在一起，可以充分利用社会资源解决生产过程中的困难，农业生产的社会化将进入一个新阶段。自美国政府决定建造“信息高速公路”以来，计算机网络技术正在美国农业领域内迅速普及。通过因特网，农场主可以浏览全美乃至世界各地上网的信息，如农产品期货价格、国内市场销售量、进出口量、最新农业科技和气象资料等，还可以在网上销售农产品。
以基因工程为核心的现代生物技术应用于农业领域，导致了基因农业，其结果是将培育出更多产量更高、质量更优、适应性更强的新品种，使农业的自然生产越来越多地受到人类的直接控制。比如利用农作物中的基因嵌合技术，可以在传统育种一半的时间内，创造出更理想的全新物种。据美国经济学家分析，5年之内美国市场上采用基因工程方法改造的农产品和食品将达到200亿美元。可以说，第二次绿色革命已指日可待。
以高科技为基础的工厂化种养业正在兴起，这将从根本上改变农业的传统生产方式，使农业的生产活动可以不在大自然中进行，而像工业生产一样在厂房里进行。工厂化农业不是一般意义的温室生产，而是综合利用多种高科技成果的产物。其中既要应用生物技术培育种子，又要应用计算机技术对光照、温度、湿度、施肥、农药等进行控制，还要用新材料、新光源等高科技成果。比如许多温室可以模拟太阳的运行过程，使农作物像在自然界一样进行光合作用，这样就可以不分季节、夜以继日、连续不断地生产，从而提高生产速度，缩短生产周期，增加产量。
