運用現代科學方法（運籌學和現代數學）和技術手段（電子電腦和資訊技術等），對農業系統進行系統分析、綜合平衡，為選擇最優設計提供定量、定性依據的工程技術。是介於農業科學和系統科學之間的一門新興的邊緣科學，系統工程學的一個分支學科。在現代農業的組織管理中應用系統工程，能在創造人們需要的高效能生態系統過程中找到最佳的發展途徑，達到最優的綜合效果。
農業系統工程作為一門綜合性的管理工程技術，除以運籌學作為理論基礎外，還涉及應用數數學（如最優化方法、概率論、網絡理論等）、基礎理論（如信息論、控制論、可靠性理論等）、系統技術（如系統模擬、通信系統等），以及農業經濟學、經營管理學、社會學、心理學等多種學科。
概況 系統工程萌芽於20世紀30年代。中國於1955年開始發展運籌學，1962年把運籌學和電子計算機技術用於機械化規劃的研究工作。1979年11月中國農業工程學會成立時，同時成立瞭農業系統工程專業委員會。1985年7月中國系統工程學會也成立瞭農業系統工程委員會。在各行政部門、科研單位和學會的推動下，中國農業系統工程的研究工作發展很快，應用農業系統工程的項目有水稻栽培規范化，小麥病害的預測預報，黃土丘陵地區為防止水土流失、改善農林結構模式的研究，以及應用數學模型對全國種植業的發展和結構變化進行的研究等。由於中國農業生產條件復雜，農業系統工程的應用在很多方面還處於探索試驗階段。
特點 農業是一個“生物-自然環境-人類社會”的復雜系統。它的生產對象是生物。生態系統是農業系統的基礎。在這個系統中，生物和生物、生物和自然環境（水、土、光、氣、熱）之間存在著物質和能量的交換關系，彼此之間相互依存、相互制約。同時這個系統又經常受人類生產活動和科學實驗活動的幹預，他們力求對之加以控制和改造，以達到提高生產力的目的。而農產品的生產、收獲、貯藏、加工、運輸、銷售又與各種社會條件有多種復雜的聯系，要按照國傢計劃和社會經濟發展的需要，並受市場價格的影響。農業系統工程的目的就在於對上述復雜系統的內、外各方面、各因素之間的關系進行研究，從中找出其內在的規律，以便采取各種措施（包括規劃、預測、計劃、設計、組織、管理等），使農業的發展能滿足人類社會發展的需要。這樣就決定瞭它的下列特點：①實踐性。農業系統工程要緊密結合農業生產的實際，經受實踐的檢驗。②綜合性。它涉及到與農業生產有關的許多方面和因素，因此，必須強調多學科的協作。③整體性。農業系統是一個統一的整體，任何部分或因素都要從整體出發，以求得整體的最優化。④關聯性。系統內各分系或因素都是相互依存、互相制約的，具有規律性和層次性，並可定性或定量地加以表述。⑤有序性。系統內各分系統或因素在時間和空間上都是有序的，如生物的生長發育有一定的過程、各種管理措施在季節上有先後、各種作物有不同的分佈區域等。⑥最優性。系統要完成的特定功能可以最優化，從諸方案中選擇出最佳系統方案。
除以上特點外，農業系統工程由於氣象、土壤、生物等自然因素變化幅度較大，市場、價格等社會因素也極為復雜。因此，在收集基礎數據時，往往要依靠數理統計和概率論來進行處理。數據的選取不當時會引起計算結果偏離實際，降低實用價值，因此，對工作的每一個步驟，都需要慎重地作出評價。
方法 一般的步驟是：明確問題，選擇評價目標，系統綜合(形成可能的系統方案)，系統分析，系統選擇，並確定最優化方案，決策和確定實施方案。
其中，系統分析即通過建立模型，估計各備選系統可能達到的效果，並加以比較，是關鍵性的一步。模型可分為圖式模型和數學模型。圖式模型用以說明農業系統中各個因子之間的相互聯系和制約，是系統地認識問題和進一步建立數學模型的基礎。數學模型是以數學方程式表明系統的目標及各因素間的相互關系，用以對各種自然現象和社會現象進行模擬，可借助電子計算機求解，迅速便捷地求出各因子或現象之間的因果關系，對系統進行深入的定量研究。從而為探索事物的發展規律，預測可能發生的結果。
應用 農業系統工程常被應用於以下一些方面：①用於研究一個農場、地區、國傢，甚至全世界的農業發展規劃和農業政策問題。如水、土資源的最佳分配，農業機械的最佳配備，解決糧食問題的優化方案等。②預測農業生產的前景，研究改進農業的經營管理。③研究不同農業技術措施對動、植物生長發育的影響，從而設計最佳的農業生產過程。④確定農業工程設施的最佳設計方案等。