在社会主义现代化建设中，党和国家始终把农业放在国民经济的首位，我国粮食产量实现了历史性跨越，由1949年的1.1亿吨增加到2008年的5.3亿吨。其中，主要贡献来自于粮食单产的大幅度提高，由每亩68.6公斤增加到310公斤。特别是改革开放以来，我国粮食生产在播种面积年均减少0.4%的情况下，依靠单产年均增长2.3%，实现了总产量年均增长1.9%；同期，粮食产量比总人口的年均增长率高出0.8个百分点。我国粮食综合生产能力稳定提高，食物供给日益丰富，不仅解决了13亿人的吃饭问题，保证了经济社会发展对粮食的基本需求，而且为世界粮食安全作出了巨大贡献。
在农业与粮食生产发展的历程中，科技始终发挥着重要的作用。每一轮农业科技革命，都有力地促进了粮食生产水平的提高。从世界范围看，现代农业是伴随着科技进步而发展的，并随着科技的不断创新与突破而产生新的飞跃。19世纪，细胞学说的提出突破了传统农业单纯依赖人们经验与直观描述的阶段，植物矿质营养学说的创立推动了化肥的生产与使用，生物进化论的问世奠定了生物遗传学与育种学的理论基础。20世纪初，杂种优势理论的应用培育出了更多优良品种，成为农作物增产的有效手段；70年代生物工程技术的问世以及在农业特别是粮食生产中的应用，大大拓宽了现代农业科技的领域，开辟了提高粮食生产能力的新前景。
我国推进农业发展的实践同样表明，在构成粮食综合生产能力的主要生产要素中，科技发挥了基础性和关键性的作用。根据有关研究，科技进步对农业增长的贡献率已由新中国成立初期的15%提高到2007年的48%。而科技进步对粮食增产的贡献率则更为突出。1984—2007年间，生产技术进步对单产增长的贡献份额，早稻和中籼稻分别为70.6%和71.8%，玉米和晚稻约为60%，小麦和粳稻分别为42.1%和44%。农业科技的创新和进步有力地保障了我国粮食的有效供给。
遗传理论和育种技术的突破使我国粮食作物新品种、新组合不断涌现。新中国成立以来，我国粮食产量有两次大的突破：一个是矮化育种，如矮秆水稻、矮秆小麦等品种的育成；另一个是杂交育种，如杂交玉米、杂交水稻的培育和推广应用。改革开放30多年来，我国育成主要作物新品种6000多个，水稻、小麦、玉米、大豆等主要粮食作物品种在全国范围内更新了3至4次，每次更新增产10%—20%，抗性和品质不断得到改进。目前，我国粮食作物良种覆盖率已达95%。
种植综合配套技术的改进与推广提高了资源利用率。近年来，我们建立了与小麦、玉米、水稻等优良品种相配套的超高产理论模型，形成了主要作物高产、优质、高效的栽培技术体系。同时，我们积极推广测土配方施肥，推广应用地膜覆盖等综合配套技术，发展地埋软管输水、滴灌、喷灌、微喷灌等节水灌溉技术，使粮食增产增效显著。仅就合理使用化肥来说，一般可使粮食作物增产8%—15%，同时还比传统施肥方法节约费用约15%。近年来，我们还推动抗旱作物和耐旱品种与耕作保墒、增肥、集雨补灌等实用技术集成，初步形成了粮食抗旱丰产栽培技术体系。
植物病虫害预防手段和控制技术不断加强，有效防止了重大病虫害的发生，降低了农产品的损失。主要农作物病虫害流行监测网的不断完善，防治病虫害预测模型的研制和应用，有效地控制了病虫害发生及危害强度；微生物农药的研制成功，杜绝了长期使用化学农药带来的污染环境、破坏生态系统平衡以及害虫抗药性提高等后果。该技术的运用每年可减少粮食损失5%以上。
农业科学基础理论以及高新技术研究取得重大进展，为我国粮食生产提供了技术储备，加速了产业技术升级。小麦物种间远缘杂交等技术的发现与利用，实现了作物育种理论的创新与突破；水稻、小麦、大豆等主要作物核心和微核心种质评价体系的建立，筛选出了一批珍贵的优异种质资源；生物技术、航天育种技术等高新技术的快速发展，实现了水稻、小麦、玉米、大豆等主要作物重大核心技术的突破，一大批突破性科技成果的应用大大提高了粮食生产能力。
这些年来，虽然我国农业科技取得了重大成就，但整体发展水平与发达国家相比仍存在较大差距，粮食综合生产能力的科技支撑能力还不强。突出表现在：一是自主创新能力不强，原始创新和关键技术成果仍显不足，产前、产中、产后等技术集成配套不够，科技对粮食增产的支撑和引领作用还未充分发挥。二是农业技术推广体系不健全，基层推广体系体制不顺、机制不活、队伍不稳、保障不足等问题亟待解决，科技成果推广应用水平不高。目前，我国农业科技成果转化率仅有30%～40%，远低于发达国家65%～85%的水平。三是农业科技人才总量不足，结构不尽合理，特别是战略型农业科学家不多，直接服务“三农”的实用型专家还不能满足需要。四是农业科技管理体制存在多头管理、部门分割的弊端，科研、教育、推广衔接不够，有的科研项目缺乏有效分工与协作，浪费了科技资源，降低了创新效率，影响农业科技发挥整体效力。
近年来，随着经济社会快速发展，人口刚性增长、城镇化加快和城乡居民收入增加，全社会对粮食的需求不断增大。有关研究表明，城镇化带来的居民对粮食和油料的年需求增加约为85万吨，城乡居民收入上升形成的粮油年需求增加约为544万吨。与此同时，我国耕地面积不断减少，耕地质量下降，以现有耕地面积保证我国粮食安全的难度加大。在这种情况下，增加粮食产量将主要依靠提高单产，而提高单产的关键是要依靠科技进步。据预测，2030年前后，我国人口规模将达到15亿的峰值，按照人均年占有粮食400公斤的基本需求计算，届时我国必须具备6亿吨左右的粮食生产能力。从现实条件出发，依靠科技进步提高单产，关键在于突破资源、环境和市场的多重约束，从农业科技资源布局、产业发展、资金投入等方面入手，建立依靠科技进步保障粮食安全的长效机制。
统筹推进农业科技均衡发展。从国家农业科研基地到试验站，要积极推动农业科技体制机制创新，使农科教、产学研实现有机连接，形成从产业技术到共性技术研究的新型农业科技创新体系。在这一体系架构下，要以优化科技资源配置为目标，统筹全国、区域和农业内部各产业间的科技发展。在全国层面，主要是统筹农业和非农业之间的科技发展，把农业科技发展放在更加突出的位置；在区域层面，主要是统筹全国九大农业区域之间、粮食主产区和非主产区之间的农业科技发展，突出粮食主产区的农业科技发展；在产业之间，主要是统筹种植业、畜牧业以及其他产业之间的发展，使农业内部各产业间实现农业科技的均衡发展。
优化区域农业科技资源。2001～2006年，全国九大农业区的粮食科技支撑能力综合指数值平均为20.32，西南区和青藏区最低，依次为17.29、17.18。与九大区平均值相比，三大粮食主产区偏低，平均为19.94，其中黄淮海区更低，仅为19.11，东北区和长江中下游区依次为20.82和19.91。从主要粮食品种的优势生产区分布看，长江中下游区和西南区生产的水稻产量占全国的70%，黄淮海区和长江中下游区生产的小麦产量占全国的76.28%，黄淮海区、东北区和西南区生产的玉米占全国的71.99%，东北区、长江中下游区和西南区生产的豆类产量占全国的72.03%，西南区、长江中下游区和黄淮海区生产的薯类产量占全国的70.54%。
在优化区域农业科技资源配置中，水稻投入的优先区域依次为长江中下游区、西南区、华南区，东北区10年来单产总产增长较快，为粳稻投入最优区；小麦投入的优先序为黄淮海区、长江中下游区、黄土高原区和西南区；玉米投入的优先序为黄淮海区、东北区、西南区和黄土高原区；豆类投入的优先序为东北区、长江中下游区、西南区和黄淮海区；薯类投入的优先序为西南区、长江中下游区、黄淮海区和黄土高原区。从总体来看，要用10年左右的时间，通过科技进步及农田改造，使我国高产稳产田达到10亿亩，粮食平均亩产达到500公斤。
大幅度增加农业科研投入。尽管我国农业科研投入的规模随着经济的发展而不断扩大，但仍然偏低。2005年，我国农业科研投入强度仅为0.49%，远低于发达国家2.5%～4.0%的水平。根据测算，若2020年我国粮食综合生产能力达到5.45亿吨，农林牧渔业总产值实现4万亿元以上，全国农业科技进步贡献率必须提高到61.53%～64.91%，科研投入强度须提高到1.76%，农业科研投入需求规模约为427亿元。另外，我国重点农产品生产目前正面临着一系列技术难题，迫切需要加强基础研究和高新技术研究。因此，要尽快建立农业科研投入长效增长机制，确保政府公共财政科研投资比重稳步提高，使农业科研投入的增速与农林牧渔业总产值增速挂钩，努力推进农业科研投资渠道的多元化和投资主体的多样化。
持续提高农作物新品种培育强度。研究表明，新品种在我国主要农产品产量增长中具有举足轻重的作用。在我国各类农产品产量增长中，新品种贡献最大的是大豆，其次是小麦、水稻、棉花、油菜籽、玉米。从我国粮食生产条件看，今后农作物良种的培育及大范围推广和应用，既是发展现代农业的必然要求，也是保障粮食安全的主要途径。因此，要采取有效措施，面向高产品种、优质品种、高抗品种、专用品种、功能品种，积极探索育种新技术，引进新成果；要加大生物技术等高新技术在农作物育种实践中的应用，拓展育种的深度和广度；要不断加大资金、人才等政策支持力度，积极为农作物新品种培育营造良好的环境。
切实加强农业技术推广。目前，在我国粮食的大面积生产中，小麦亩产超过600公斤、水稻超过700公斤的地区很少见，但同时，具备这种产量潜力的品种却不少。这突显出了我国农业技术推广工作中普遍存在的问题，如政府农业科技推广专项资金等公共投入不足，国家公益性农业技术推广主体地位不突出，农业技术推广体系自我发展后劲不足，农业科技企业、专业协会、技术中介等非政府或经营性的农业推广服务组织发展缓慢，不能满足市场多元化的服务需求等。因此，必须采取有效措施，切实加强农业技术推广工作，完善或再造农业技术推广体系，不断提高农业科研成果的转化率,力争将最新最实用的品种和技术在最短时间内送到农民手中。