中國栽培農作物的歷史可以上溯到12 000年以前，並可劃分為幾個不同的發展時期。
新石器時期（前10000～前2000） 中國各部落人群進行刀耕火種，栽培的作物有粟、黍、麥、稻等糧食作物，油菜、大豆等油料作物，大麻、苧麻、葛等纖維作物等。其中，種植最早，分佈最廣的是粟、稻等。據考古出土的材料證明，粟主要分佈於黃河流域及其以北地區，河北武安磁山新石石器遺址出土的粟，距今已有約8 000年之久。稻主要分佈於長江流域及其以南地區，湖南玉蟾巖新石器遺址出土的稻谷，距今已約有1.2萬～1萬年。
夏、商、西周時期（前2000～前771） 這時已使用青銅農具，從撂荒耕作發展為休閑耕作，在栽培上應用壟作、中耕、灌溉等技術。據《周禮》記載，當時主要糧食作物有黍、稷、菽、麥、稻5種，南方主要是水稻，北方主要是旱作物，其中黍、稷占重要地位。
春秋戰國時期(前771～前221） 這一時期鐵制農具和畜力開始應用於農業生產，其中鐵犁和肥料的使用，對農業生產技術的變革具有重大意義。休閑耕作制發展為連年種植制，並形成瞭深耕、熟耰、易耨等技術，為精耕細作的農業技術奠定瞭基礎。這時形成瞭“五谷”的概念，實際上是包括黍、稷、豆、麥、稻、麻（指大麻，麻子當時也作糧食）6類作物，在當時成為主要糧食作物。豆類的發展並被作為糧食利用，是這一時期的一大特點。麥類，特別是冬麥，在這個時期有較大發展，因為冬麥能利用晚秋和早春的生長季節，避免與別的作物爭地，還可解決青黃不接缺糧的困難。
秦漢至南北朝時期（前221～581） 農業主要生產地區在黃河流域中下遊，雨量少，春季幹旱多風，抗旱保墑成為這一地區發展農業生產的關鍵，從而形成瞭代田、區田等抗旱栽培法，加上這一時期的農具改良、興修農田水利等，促使瞭北方農業的大發展。出現間作、套作、輪作等種植方法，使土地利用率進一步提高和作物茬口佈局進一步合理。這一時期的作物結構發生瞭很大變化，原作為糧食作物的大豆，開始被加工成豆腐、豆豉等副食品。麥類栽培面積進一步擴大，由於有瞭石圓磨，麥子被加工成面粉，面食開始成為主要食品。這一時期，茶、甘蔗、染料作物、綠肥作物等都發展起來。還從西域引進瞭芝麻作油料利用，引進瞭最早的飼料作物——苜蓿。
隋唐宋元時期（581～1368） 中國南方農業逐漸興盛。南方大多是水田，由於農具的改進和栽培技術的提高，形成瞭一套與北方旱地栽培相異的耕作技術，加上梯田、圩田、塗田的修建，使南方的農業生產超過瞭北方。這一時期南方糧食作物的結構發生明顯變化，小麥開始由旱地進入水稻田，形成瞭稻、麥一年兩熟制。水稻仍是南方主要糧食作物，其單產和總產都有較大幅度的提高。纖維作物種植結構也發生重大變化，宋末元初，棉花開始分南北兩路從邊疆傳入中原。由於棉花栽培比栽桑養蠶容易，提取纖維又比麻類簡便，輕暖價廉又勝於絲、麻，因而發展很快，形成瞭全國最主要的栽培纖維作物。這一時期，茶樹栽培有瞭很大發展，產地多達50多州郡，茶種和種茶、制茶技術開始外傳。大豆和油菜子被作為油料利用。甘蔗從江南推廣到長江兩岸。
明清時期（1368～1911） 這一時期由於人多地少，耕地不足已成為農業生產的主要矛盾。復種指數在各地區都不斷提高，珠江流域開始形成一年三熟制，長江流域廣泛推行一年兩熟制，黃河流域則形成兩年三熟制。套犁深耕、淺耕滅茬、看苗施肥、小麥移栽、油菜打薹等增產技術措施相繼產生。農作物的種植結構有瞭新的變化，水稻在糧食生產中占絕對優勢，旱糧已退居第二位。引進的玉米、甘薯、煙草、花生等很快發展起來，成為重要的栽培作物。由於商品經濟的發展，一些經濟作物集中栽培區也逐步形成。杭嘉湖平原、珠江三角洲成為蠶桑區，福建、廣東、臺灣成為甘蔗主產區，福建、浙江、山東、湖南成為煙草主產區，江浙沿海、湖南、湖北、江西沿江地區、華北平原成為棉花主產區，閩粵沿海、江蘇北部、山東、河南、河北成為花生主產區。
中華民國和中華人民共和國時期（1912～ ） 作物栽培業進入瞭新的發展時期。20世紀初開始陸續引入西方的近代農業科學技術，如農業機械、化學肥料及其施用技術、農藥及其施用技術、作物優良品種及其雜交育種技術等，使作物種植制度和耕作栽培技術發生瞭變革，農作物的單產和總產進一步提高。“一戰”結束後，國際市場對農產品原料的需求激增，中國的經濟作物、油料作物等的生產受到刺激，一度有較快的發展。20世紀50年代至21世紀初的半個世紀中，作物栽培業進入快速發展時期，復種指數不斷提高，作物育種技術更加先進，作物品種不斷更新換代，作物模式化栽培、地膜覆蓋栽培、無土栽培、設施栽培技術廣泛推廣，作物病蟲害綜合防治技術廣泛應用，機耕、機播、機收的作物栽培面積不斷擴大，使糧食、棉花、油料、水果的產量已躍居世界首位，糧食、棉花、花生等作物的單產已高於世界平均水平。