Работами Г. Менделя (Австрия, 1868), А. Вейсмана (Германия, 1899), Т. Моргана (США, 1911) была сформулирована теория наследственности. Существенный вклад в развитие агрономических знаний внесли труды американского селекционера Л. Бёрбанка по созданию новых форм плодовых, декоративных и др. с.-х. растений, В США большое внимание уделяют изучению сухого земледелия (возделывание с.-х. растений в засушливых районах без орошения), разработке мер борьбы с сорняками, болезнями и вредителями сельского хозяйства, а также способов устранения эрозии почв. В Западной Европе и США успешно развивалась химизация земледелия (применение удобрений, известкование почв и т. д.), селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур.
А. в России, как и в других странах, прошла длительный путь развития. В древнерусских литературных памятниках содержались некоторые сведения о приёмах ведения сельского хозяйства. Сохранились также разрозненные записи по вопросам сельского хозяйства, имевшие практический характер. В 1-й половине 18 в. в России появились переводные руководства по сельскому хозяйству и домоводству. Большая роль в становлении отечественной А. принадлежит М. В. Ломоносову, который в своих трудах развивал прогрессивные агрономические идеи, настойчиво добивался развития агрикультуры, постановки опытов, изучения сельского хозяйства России. Организованное в 1765 Вольное экономическое общество сыграло большую роль в развитии отечественной А. Значительное влияние на русскую А. оказали труды и практическая деятельность А. Т. Болотова и И. М. Комова, которые подвергли критике господствовавшую в то время паровую систему земледелия. Болотов предлагал вместо трёхпольных севооборотов вводить семипольные, уменьшив площадь под паром и заняв три поля травами. Комов первым из русских учёных обосновал плодосменную систему земледелия с посевом бобовых трав и корнеплодов и заменой пара пропашными культурами. Будучи хорошо знаком с зарубежным опытом, он выступал против шаблона, рецептуры и упрощенчества в А., рекомендовал ставить опыты и повторять их до тех пор, пока не убедишься в достоверности полученных результатов. В 1-й половине 19 в. значительный вклад в русскую А. внёс М. Г. Павлов, в трудах которого были заложены научные основы земледелия (значение почвенных процессов в питании растений, применение удобрений, переход от зернового трёхполья к интенсивной плодосменной системе земледелия). Павлов придавал большое значение практике, считая, что именно она является приведением теории в действие. В работах А. В. Советова (2-я половина 19 в.) обобщено всё лучшее, что было к тому времени в русской практике и в литературе о системах земледелия, устанавливалась зависимость форм земледелия от общественно-экономических условий. Советовым была дана классификация систем земледелия и история их. Учение о системах земледелия в конце 19 и начале 20 вв. получило дальнейшее развитие в трудах А. Н. Шишкина, А. П. Людоговского, А. С. Ермолова, И. А. Стебута, В. Р. Вильямса, Д. Н. Прянишникова и др. учёных. Значительный вклад в А. внёс В. В. Докучаев, который создал учение о почве как об особом естественно-историческом теле, развивающемся под воздействием ряда факторов. Вместе с Н. М. Сибирцевым он разработал научную классификацию почв по их происхождению, а также меры по восстановлению и повышению плодородия русского чернозёма. Одновременно П. А. Костычевым была заложена основа агрономического почвоведения. Генетическое почвоведение изучает почву как естественноисторическое тело, агрономическое — рассматривает её как основное средство с.-х. производства. Исследованиями Костычева была вскрыта сущность взаимосвязи между почвой и растениями, показана роль человека в изменении этих связей. Изучая процессы разложения органических веществ почвы, Костычев установил решающую роль в этом процессе различных групп низших организмов. В конце 19 — начале 20 вв. отечественное почвоведение продолжали развивать К. Д. Глинка, В. Р. Вильямс, Л. И. Прасолов. Используя методы физической и коллоидной химии, разрабатывал учение о поглотительной способности почвы К. К. Гедройц, исследования которого позволили объяснить многие процессы почвообразования, изменения важнейших агрономических свойств почвы.
Зарождение отечественной агрохимии в 60—70-х гг. 19 в. связано с именем Д. И. Менделеева, исследовавшего вопросы питания растений и повышения урожайности с.-х. культур. Особое внимание Менделеев уделял применению удобрений и использованию питательных веществ подпахотных слоев почвы. Большая заслуга в развитии основ русской А. принадлежит А. Н. Энгельгардту, который в 70—80-е гг. в своём имении Батищево (Смоленская губерния) изучал эффективность минеральных и органических удобрений, роль извести и люпина. В результате многолетней научной деятельности Д. Н. Прянишникова были изучены процессы усвоения растениями аммиачного азота, что позволило организовать промышленное производство аммиачных удобрений и широко применять их в земледелии, а проведенные им исследования фосфоритов способствовали развитию производства фосфорных удобрений. Прянишников установил роль бобовых культур в азотном балансе, развил учение о плодосменной системе земледелия и севооборотах.
Крупнейший вклад в физиологию и теорию питания растений внёс К. А. Тимирязев, который провёл классические исследования фотосинтеза, рассматривая его в непрерывной связи с корневым питанием растений. Положение Тимирязева о том, что изучение требований растений есть коренная задача научного земледелия, служит до сего времени ориентиром в развитии агрономических дисциплин. Успехи с.-х. микробиологии в России связаны с научной деятельностью С. Н. Виноградского, который в 1889 выделил бактерии, вызывающие процесс нитрификации; он доказал, что окисление аммиака в почве происходит в две фазы, каждая из которых обусловлена деятельностью разных бактерий. Виноградским изучена биология серобактерий и железобактерий; выделены микроорганизмы, усваивающие свободный азот воздуха. Пользуясь его методами, микробиологи продолжают дальнейшие исследования роли почвенных микроорганизмов. В 1892 Д. И. Ивановским открыт фильтрующийся вирус и тем самым положено начало новой ветви в биологической науке — вирусологии, имеющей большое значение для сельского хозяйства.
Особую роль в развитии русской А. сыграли опытные учреждения и учебные заведения. В 1867 Вольное экономическое общество приступило к проведению опытов с удобрениями. В 1884 организовано Полтавское опытное поле, затем Херсонское (1889), Одесское, Донское, Таганрогское и Лохвицкое опытные поля (1894), Вятская, Ивановская (1895) и Безенчукская (1903) опытные станции. В 1902 создана сеть опытных станций при сахарных заводах для разработки приёмов возделывания сахарной свёклы, селекции и сортоиспытания этой культуры. В 1908 было положено начало новому направлению в организации с.-х. опытного дела в России — размещению с.-х. научно-исследовательских учреждений в соответствии с природными зонами страны; созданы государственные опытные станции — Запольская (Петербургская губерния), Костычевская (Самарская губерния), Энгельгардтовская (Смоленская губерния) и Шатиловская (Тульская губерния). На опытных станциях и полях изучали и разрабатывали приёмы обработки почвы, севообороты, агротехнику отдельных культур и другие вопросы, имеющие важное значение в земледелии. В 1-й половине 19 в. открыт Новоалександрийский институт сельского хозяйства и лесоводства (ныне Харьковский с.-х. институт им. В. В. Докучаева) и Горы-Горецкий институт (ныне Белорусская с.-х. академия). В 1865 учреждена Петровская земледельческая и лесная академия (ныне Московская с.-х. академия им. К. А. Тимирязева), ставшая центром развития А. и подготовки агрономических кадров. В 1913 открыт один из крупнейших с.-х. вузов в Воронеже. В начале 20 в. в Москве и Петербурге были организованы Высшие с.-х. курсы для женщин; в Харькове, Казани, Варшаве и Юрьеве — ветеринарные институты. При всём этом в дореволюционной России А. оказывала незначительное влияние на земледелие, т. к. основная масса крестьянских хозяйств, располагая крайне малыми наделами земли, не имея необходимой техники и средств, не могла пользоваться успехами А.
