在社會主義現代化建設中，黨和國家始終把農業放在國民經濟的首位，我國糧食產量實現了歷史性跨越，由1949年的1.1億噸增加到2008年的5.3億噸。其中，主要貢獻來自于糧食單產的大幅度提高，由每畝68.6公斤增加到310公斤。特別是改革開放以來，我國糧食生產在播種面積年均減少0.4%的情況下，依靠單產年均增長2.3%，實現了總產量年均增長1.9%；同期，糧食產量比總人口的年均增長率高出0.8個百分點。我國糧食綜合生產能力穩定提高，食物供給日益豐富，不僅解決了13億人的吃飯問題，保證了經濟社會發展對糧食的基本需求，而且為世界糧食安全作出了巨大貢獻。
在農業與糧食生產發展的歷程中，科技始終發揮著重要的作用。每一輪農業科技革命，都有力地促進了糧食生產水平的提高。從世界范圍看，現代農業是伴隨著科技進步而發展的，并隨著科技的不斷創新與突破而產生新的飛躍。19世紀，細胞學說的提出突破了傳統農業單純依賴人們經驗與直觀描述的階段，植物礦質營養學說的創立推動了化肥的生產與使用，生物進化論的問世奠定了生物遺傳學與育種學的理論基礎。20世紀初，雜種優勢理論的應用培育出了更多優良品種，成為農作物增產的有效手段；70年代生物工程技術的問世以及在農業特別是糧食生產中的應用，大大拓寬了現代農業科技的領域，開辟了提高糧食生產能力的新前景。
我國推進農業發展的實踐同樣表明，在構成糧食綜合生產能力的主要生產要素中，科技發揮了基礎性和關鍵性的作用。根據有關研究，科技進步對農業增長的貢獻率已由新中國成立初期的15%提高到2007年的48%。而科技進步對糧食增產的貢獻率則更為突出。1984—2007年間，生產技術進步對單產增長的貢獻份額，早稻和中秈稻分別為70.6%和71.8%，玉米和晚稻約為60%，小麥和粳稻分別為42.1%和44%。農業科技的創新和進步有力地保障了我國糧食的有效供給。
遺傳理論和育種技術的突破使我國糧食作物新品種、新組合不斷涌現。新中國成立以來，我國糧食產量有兩次大的突破：一個是矮化育種，如矮稈水稻、矮稈小麥等品種的育成；另一個是雜交育種，如雜交玉米、雜交水稻的培育和推廣應用。改革開放30多年來，我國育成主要作物新品種6000多個，水稻、小麥、玉米、大豆等主要糧食作物品種在全國范圍內更新了3至4次，每次更新增產10%—20%，抗性和品質不斷得到改進。目前，我國糧食作物良種覆蓋率已達95%。
種植綜合配套技術的改進與推廣提高了資源利用率。近年來，我們建立了與小麥、玉米、水稻等優良品種相配套的超高產理論模型，形成了主要作物高產、優質、高效的栽培技術體系。同時，我們積極推廣測土配方施肥，推廣應用地膜覆蓋等綜合配套技術，發展地埋軟管輸水、滴灌、噴灌、微噴灌等節水灌溉技術，使糧食增產增效顯著。僅就合理使用化肥來說，一般可使糧食作物增產8%—15%，同時還比傳統施肥方法節約費用約15%。近年來，我們還推動抗旱作物和耐旱品種與耕作保墑、增肥、集雨補灌等實用技術集成，初步形成了糧食抗旱豐產栽培技術體系。
植物病蟲害預防手段和控制技術不斷加強，有效防止了重大病蟲害的發生，降低了農產品的損失。主要農作物病蟲害流行監測網的不斷完善，防治病蟲害預測模型的研制和應用，有效地控制了病蟲害發生及危害強度；微生物農藥的研制成功，杜絕了長期使用化學農藥帶來的污染環境、破壞生態系統平衡以及害蟲抗藥性提高等后果。該技術的運用每年可減少糧食損失5%以上。
農業科學基礎理論以及高新技術研究取得重大進展，為我國糧食生產提供了技術儲備，加速了產業技術升級。小麥物種間遠緣雜交等技術的發現與利用，實現了作物育種理論的創新與突破；水稻、小麥、大豆等主要作物核心和微核心種質評價體系的建立，篩選出了一批珍貴的優異種質資源；生物技術、航天育種技術等高新技術的快速發展，實現了水稻、小麥、玉米、大豆等主要作物重大核心技術的突破，一大批突破性科技成果的應用大大提高了糧食生產能力。
這些年來，雖然我國農業科技取得了重大成就，但整體發展水平與發達國家相比仍存在較大差距，糧食綜合生產能力的科技支撐能力還不強。突出表現在：一是自主創新能力不強，原始創新和關鍵技術成果仍顯不足，產前、產中、產后等技術集成配套不夠，科技對糧食增產的支撐和引領作用還未充分發揮。二是農業技術推廣體系不健全，基層推廣體系體制不順、機制不活、隊伍不穩、保障不足等問題亟待解決，科技成果推廣應用水平不高。目前，我國農業科技成果轉化率僅有30%～40%，遠低于發達國家65%～85%的水平。三是農業科技人才總量不足，結構不盡合理，特別是戰略型農業科學家不多，直接服務“三農”的實用型專家還不能滿足需要。四是農業科技管理體制存在多頭管理、部門分割的弊端，科研、教育、推廣銜接不夠，有的科研項目缺乏有效分工與協作，浪費了科技資源，降低了創新效率，影響農業科技發揮整體效力。
近年來，隨著經濟社會快速發展，人口剛性增長、城鎮化加快和城鄉居民收入增加，全社會對糧食的需求不斷增大。有關研究表明，城鎮化帶來的居民對糧食和油料的年需求增加約為85萬噸，城鄉居民收入上升形成的糧油年需求增加約為544萬噸。與此同時，我國耕地面積不斷減少，耕地質量下降，以現有耕地面積保證我國糧食安全的難度加大。在這種情況下，增加糧食產量將主要依靠提高單產，而提高單產的關鍵是要依靠科技進步。據預測，2030年前后，我國人口規模將達到15億的峰值，按照人均年占有糧食400公斤的基本需求計算，屆時我國必須具備6億噸左右的糧食生產能力。從現實條件出發，依靠科技進步提高單產，關鍵在于突破資源、環境和市場的多重約束，從農業科技資源布局、產業發展、資金投入等方面入手，建立依靠科技進步保障糧食安全的長效機制。
統籌推進農業科技均衡發展。從國家農業科研基地到試驗站，要積極推動農業科技體制機制創新，使農科教、產學研實現有機連接，形成從產業技術到共性技術研究的新型農業科技創新體系。在這一體系架構下，要以優化科技資源配置為目標，統籌全國、區域和農業內部各產業間的科技發展。在全國層面，主要是統籌農業和非農業之間的科技發展，把農業科技發展放在更加突出的位置；在區域層面，主要是統籌全國九大農業區域之間、糧食主產區和非主產區之間的農業科技發展，突出糧食主產區的農業科技發展；在產業之間，主要是統籌種植業、畜牧業以及其他產業之間的發展，使農業內部各產業間實現農業科技的均衡發展。
優化區域農業科技資源。2001～2006年，全國九大農業區的糧食科技支撐能力綜合指數值平均為20.32，西南區和青藏區最低，依次為17.29、17.18。與九大區平均值相比，三大糧食主產區偏低，平均為19.94，其中黃淮海區更低，僅為19.11，東北區和長江中下游區依次為20.82和19.91。從主要糧食品種的優勢生產區分布看，長江中下游區和西南區生產的水稻產量占全國的70%，黃淮海區和長江中下游區生產的小麥產量占全國的76.28%，黃淮海區、東北區和西南區生產的玉米占全國的71.99%，東北區、長江中下游區和西南區生產的豆類產量占全國的72.03%，西南區、長江中下游區和黃淮海區生產的薯類產量占全國的70.54%。
在優化區域農業科技資源配置中，水稻投入的優先區域依次為長江中下游區、西南區、華南區，東北區10年來單產總產增長較快，為粳稻投入最優區；小麥投入的優先序為黃淮海區、長江中下游區、黃土高原區和西南區；玉米投入的優先序為黃淮海區、東北區、西南區和黃土高原區；豆類投入的優先序為東北區、長江中下游區、西南區和黃淮海區；薯類投入的優先序為西南區、長江中下游區、黃淮海區和黃土高原區。從總體來看，要用10年左右的時間，通過科技進步及農田改造，使我國高產穩產田達到10億畝，糧食平均畝產達到500公斤。
大幅度增加農業科研投入。盡管我國農業科研投入的規模隨著經濟的發展而不斷擴大，但仍然偏低。2005年，我國農業科研投入強度僅為0.49%，遠低于發達國家2.5%～4.0%的水平。根據測算，若2020年我國糧食綜合生產能力達到5.45億噸，農林牧漁業總產值實現4萬億元以上，全國農業科技進步貢獻率必須提高到61.53%～64.91%，科研投入強度須提高到1.76%，農業科研投入需求規模約為427億元。另外，我國重點農產品生產目前正面臨著一系列技術難題，迫切需要加強基礎研究和高新技術研究。因此，要盡快建立農業科研投入長效增長機制，確保政府公共財政科研投資比重穩步提高，使農業科研投入的增速與農林牧漁業總產值增速掛鉤，努力推進農業科研投資渠道的多元化和投資主體的多樣化。
持續提高農作物新品種培育強度。研究表明，新品種在我國主要農產品產量增長中具有舉足輕重的作用。在我國各類農產品產量增長中，新品種貢獻最大的是大豆，其次是小麥、水稻、棉花、油菜籽、玉米。從我國糧食生產條件看，今后農作物良種的培育及大范圍推廣和應用，既是發展現代農業的必然要求，也是保障糧食安全的主要途徑。因此，要采取有效措施，面向高產品種、優質品種、高抗品種、專用品種、功能品種，積極探索育種新技術，引進新成果；要加大生物技術等高新技術在農作物育種實踐中的應用，拓展育種的深度和廣度；要不斷加大資金、人才等政策支持力度，積極為農作物新品種培育營造良好的環境。
切實加強農業技術推廣。目前，在我國糧食的大面積生產中，小麥畝產超過600公斤、水稻超過700公斤的地區很少見，但同時，具備這種產量潛力的品種卻不少。這突顯出了我國農業技術推廣工作中普遍存在的問題，如政府農業科技推廣專項資金等公共投入不足，國家公益性農業技術推廣主體地位不突出，農業技術推廣體系自我發展后勁不足，農業科技企業、專業協會、技術中介等非政府或經營性的農業推廣服務組織發展緩慢，不能滿足市場多元化的服務需求等。因此，必須采取有效措施，切實加強農業技術推廣工作，完善或再造農業技術推廣體系，不斷提高農業科研成果的轉化率,力爭將最新最實用的品種和技術在最短時間內送到農民手中。