Повышение производительности труда в сельском хозяйстве было вызвано улучшением орудий и машин. Во-первых, уже в XVIII веке тяжелый железный плуг и сеялка сделали вспашку и посев более эффективными. С середины девятнадцатого века стали популярны жатки, обычно называемые машинами, хотя их по-прежнему тянули пинками. Тракторы появились на полях Северной Америки в конце 19 века после изобретения двигателя внутреннего сгорания и более широко распространились в Америке, Австралии и развитых европейских странах после Первой мировой войны. Срезка и связывание в снопы пшеницы от 1 га в течение 1 часа. около 1780 г. при уборке серпом 40-50 чел., в 1830 г. при уборке косами 25-30 чел., в 1870 г. при использовании жатки 8-10 чел., в 1950 г. при уборке связки 1-2 чел. Машинной бригадой на вспашку 1 га требуется 5-10 человеко-часов, а не более 30, как раньше с лошадьми. Трактор выполняет работу нескольких человек и дюжины лошадей одновременно, а комбайн выполняет работу дюжины или около того человек. В результате механизации сельскохозяйственных работ эффективность человеческого труда (очевидно, при работе машин на полях) увеличилась всего примерно в 20 раз. Американские историки подсчитали, что в начале 19 века на производство 1 бушеля зерна требовалось 60 человеко-часов, около 1900 года — 9 человеко-часов, а около 1950 года — всего 3 человеко-часа.

Еще более быстрыми темпами шла механизация в области переработки сельскохозяйственной продукции. Паровая мельница и паровая молотилка — самые ранние применения паровых машин в сельском хозяйстве. В течение 19 века переработка многих сельскохозяйственных культур постепенно перестала быть домашним занятием и превратилась в фабрично-заводскую промышленность. Были созданы механические маслобойни, сахарные заводы, хлебопекарни, пивоваренные заводы, скотобойни и молокозаводы, заводы по производству масла и сыра, консервов и макаронных изделий, мясных нарезок и консервов. Происходила также механизация обращения с животными, а в США в конце 19 в. были созданы птицефермы с искусственными инкубаториями.

Не меньшие успехи достигнуты в области интенсификации земледелия, т. е. повышения продуктивности земель за счет мелиорации, севооборота, удобрения почвы, интродукции новых растений, формирования видов путем скрещивания, акклиматизации и отбора семян, борьбы с вредителями и, наконец, рационального земледелия., а также интенсивное животноводство, возможное благодаря устройству специально засеянных лугов и заготовке питательных кормов. В отличие от механизации, интенсивная экономика, как правило, не менее, а более трудоемка, чем традиционная экономика, но требуемый дополнительный труд компенсируется увеличением производства. Урожайность увеличивается больше, чем занятость, что приводит к увеличению сельскохозяйственного производства на одного работающего фермера. Из всех этих мер в прошлом в больших масштабах применялось только орошение.

В 18 веке в Англии и Нидерландах, а в 19 веке в других странах был принят севооборот в сочетании с введением новых культур — кормовых и корнеплодов. Кормовые культуры давали больше корма скоту, чем естественные луга, а также давали возможность запасать больше кормов на зиму. Корнеплоды (картофель и свекла) оказались гораздо эффективнее традиционных злаков. Сегодня с 1 га земли собирают в среднем 2 тонны пшеницы, а вот картофеля 15 тонн и более 20 тонн свеклы. Севооборот приносил тройную пользу: новые корнеплоды давали больше пищи, заготовка кормов для скота позволяла значительно расширить земледелие, и не было необходимости оставлять 1/3 площади под паром, что требовалось при трехполье, т.к. почва истощалась не так быстро, как при монотонном возделывании одних злаков,

Посевная площадь земли ежегодно увеличилась на 1/3, а обработка земли и скота не наносили ущерб тех пор, но они дополняли друг друга. Кормовые растения давали зимнюю пищу гораздо большему числу животных, а навоз шел на выращивание этих растений, а также и для выращивания других культур.

Севооборот, однажды примененный, открыл доступ к сельскому хозяйству и появились варианты выбора растений. Земледелие и животноводство стали предметом исследований и научных экспериментов. Теория рационального земледелия во второй половине 18 века разработана Альбрехтом Таером из Ганновера, В начале 19 века Хамфри Дэви применил результаты исследования химических вещества к сельскохозяйственной практике. Но это имело огромное значение и в 1840 году вышла работа немецкого химика Юстуса Либиха: Химия. Приложение к сельскому хозяйству и физиологии. В ней он объяснил, какой состав грунта растения содержат химические вещества и как происходит обращение этих компонентов в живых организмах. Каждое растение не просто получает что-то от Земли, но и дает некоторые вещества земли в гниющих формах корней, опадение листьев и т. д. Таким образом, люди могут питать землю рациональным севооборотом, они также могут добавлять в землю питание в виде химических веществ. Работы Либиха заложили основы знаний о целенаправленной подкормке растений путем искусственного удобрения почвы. Впоследствии исследования Луи Пастера по ферментации и заразным болезням животных, завершившиеся открытием нескольких групп бактерий и вакцины против бешенства, способствовали развитию сельскохозяйственных знаний. На протяжении тысячелетий сельскохозяйственные навыки основывались на рутине и подражании, на традициях, накопленных кропотливым трудом целых поколений. Лишь с 19 в. научные исследования мира растений и животных стали основой сознательного совершенствования аграрного хозяйства.

Плодом соединения сельского хозяйства с наукой стало производство искусственных удобрений. В первой половине XIX века на фабрике изготовляли кальциевую и фосфорную муку (из костей животных) и калийные соли (из древесной золы), а в качестве азотное удобрение. Во 2-й половине 19 в. сельскому хозяйству стала доступна новая отрасль промышленности — химическое производство удобрений (в том числе томазин, фосфорное удобрение, получаемое из доменных шлаков). Вершиной прогресса в этой области стало открытие учеными в 1912 г. аммиака из азота, содержащегося в воздухе, с тех пор азотные удобрения, важнейшее питательное вещество почвы, стали производить в больших масштабах путем химического синтеза.

Химия также создала научную основу производства питательных веществ, пресервов и экстрактов, объяснила процессы брожения и консервирования, а также другие явления, происходящие в процессе переработки сельскохозяйственной продукции — от пастеризации до гомогенизации. Благодаря этим научным открытиям промышленность смогла значительно дешевле и эффективнее выделять чистые питательные вещества, содержащиеся в растениях: сахар, крахмал, жиры, а значит, сокращать пищевые отходы. В середине 19 века из свеклы получали не более 6% сахара, сейчас получают более 20% массы свеклы. Промышленность стала производить питательные вещества методом заводского синтеза: дрожжи, витамины и специи, синтетические жиры и кислоты, комбикорма. Огромный прирост сельскохозяйственного производства (по оценкам, около 25%) был получен благодаря использованию химических инсектицидов,

Наука также дала фермерам средства для создания более эффективных и устойчивых видов растений и животных. Указаны методы отбора семян, созданы опытные питомники и метеостанции, племенные фермы и ветеринарные пункты. Стал применяться целенаправленный отбор пород животных. а в 1864 г. в Англии и США были введены первые племенные книги. Благодаря всем этим методам количество мяса, получаемого с 1 головы крупного рогатого скота, в Англии удвоилось, а во Франции во второй половине XIX века средний вес свиней увеличился на 12 %, коров и говядины примерно на 50 %, овец на 60 %. Интенсивное земледелие открыло неизмеримые, еще не полностью использованные в большинстве стран возможности землепользования и более эффективного использования.

Интенсификация сельскохозяйственного производства привела к значительному повышению продуктивности земель. С восемнадцатого века лидерами в этом отношении были страны Западной Европы. Примерно в 1900 году Дания, Нидерланды и Бельгия добились эффективной урожайности четырех основных злаков — она превышала 20 ц/га (в Дании урожайность пшеницы достигала 27 ц/га), в Англии и Германии средняя урожайность составляла 18-20 ц/га, а во Франции 12-13 ц/га.. В то же время в России собирали всего 6-8 ц/га, а также в странах с экстенсивным земледелием (США, Канада и Австралия) средняя урожайность зерновых не превышала 10 ц/га. Аналогичные различия отмечаются в урожайности сахарной свеклы и картофеля, например, в Бельгии в 1900 г. с 1 га собирали около 230 ц картофеля, в Нидерландах 150, во Франции и Германии 100, в России 50 ц поголовья скота на единицу площади земли, и при этом росла их продуктивность: удои коров, продуктивность кур, масса скота.