利用各種水源條件，發展農田灌溉，在我國古代農業科學技術中占有重要地位。很早人們就利用流泉河溪，開鑿水井，澆灌作物。西晉傅玄（217—278）說：“水田製之由人，人力苟修，則地利可盡。”《魏書·刁雍傳》載有“一旬之間，則水一遍，水凡四溉，穀得成實”的灌水次數和每次間隔的經驗。
洪水有極大的破壞力，危害嚴重，但是我國古代勞動人民利用它的規律，化害為利，引導它灌溉農田。《漢書·溝洫誌》中的“白渠歌”：“涇水一石，其泥數鬥，且溉且糞，長我禾黍。”這說的就是引洪灌溉。
秦漢時期黃河中下遊鑿水井田已經比較普遍。考古學證明在現在的北京和河南泌陽等地，都曾經有灌溉農田的古代水井群發現。《齊民要術·種葵篇》還有田間井群怎樣布置的方案。說三十畝園田，可穿井十口，地形狹長的作一行，方形的作兩三行，斜角布井妨礙耕作不好。書中還說：“若竟冬無雪，臘月中汲井水普澆，悉令徹澤。”“徹澤”是澆透的意思。這一記載是我國農書上最早見到的冬灌記錄，在世界上恐怕也是冬灌的最早記錄了。《種葵篇》中說，葵生三個葉再澆，澆水要利用早晚，中午不要澆。把一種作物的開始澆水時間，一天之內又怎樣掌握，講得詳細有理。種稻就要：“薅訖，決去水，曝根令堅，量時水旱而溉之。”（《齊民要術·水稻篇》）這說明不同作物有不同的灌溉技術要求，千篇一律不行。
古時稻田用水非常講究，正如《農政全書》所講：“稻田用水，隨地隨時，不拘一法，括之以兩言曰，蓄與泄而已。”具體運用起來，的確是千差萬別。《陳旉農書》認為南方高田，為解決用水問題，修鑿水塘，“約十畝田，即損二三畝以瀦蓄水”，這種水塘，旱時灌水，澇時蓄水，為的是保證豐收。
《王禎農書》把元代以前的引水、提水工具和設施作了總的敘述，並且繪有圖冊，包括水車、筒車、虹吸、渡槽等種種工具和設施。書中還說，由於這些東西創造出來，“大可下潤於千頃，高可飛流於百尺，架之則遠達，穴之則潛通，世間無不救之田，地上有可興之雨。”短短幾句話，概括地說明了我國古代在農田灌溉方麵所取得的重大科學成就。
我國古代很早就十分重視施肥技術，公元前一世紀西漢後期已經把施基肥、補追肥的經驗分開來敘述。尤其引人注意的是，《陳旉農書》記下了宋代勞動群眾創造的“糞藥”經驗：“俚諺謂之糞藥，以言用糞猶用藥也。”把用糞比作醫生看病對症下藥，很簡樸深刻。
我國古代利用的肥料種類多樣。《詩經》裏麵就有鋤草漚肥、使季稷繁茂生長的記載，如《周頌·良耜》：“其鎛期趙，以薅茶蓼，茶蓼朽止，黍稷茂止。”戰國時期《荀子·富國篇》裏提到：“多糞肥田，是膛夫眾庶之事也。”說明那時往田裏施糞肥已經是農民群眾普遍做的事。稍晚些時候，《韓非子·解誌》中講到：“積力於田疇，必且糞灌。”把施肥和灌水兩頂技術緊密地聯在一起。《汜勝之書》裏談到肥料的種類已經有蠶矢、骨汁、糞便。它明確地提出，麻高一尺的時候，可以蠶糞作追肥，沒有蠶糞，用坑中腐熟過的人糞尿也好。書中還針對遇到天旱雨水少的情況，提出可用酢漿和蠶矢拌麥種，說這樣能使小麥“耐旱”、“忍寒”，提高抗寒性和耐旱能力。公元三世紀魏晉時期我國有最早種植、翻壓豆科植物苕草作綠肥的記載。到公元六世紀南北期時期，又增加了舊牆土、草木灰、廄肥等等。其後，像石灰、骨灰、食鹽、疏黃、石膏、鹵水等，在不同地區曾經有當作肥料施用的。十七世紀明代宋應星的《天工開物》裏麵，僅餅肥就列舉了芝麻餅、棉子餅等七種。在這部書的《稻宜》一節中，載有“上性帶冷漿者，宜骨灰蘸秧根，石灰淹苗足。這是因地製宜、因土施肥的事例。“土性帶冷漿者”，就是冷浸田或冷漿田，一般都是山區窪地，水土溫度比較低，屬酸性土壤。骨灰蘸秧根，是施磷肥，符合酸性土的需要。石灰淹苗足，是利用石灰中和土壤的酸性以改良土壤。這些都是符合科學道理的。
《知本提綱》中提到，耕作施肥處理得好，可以收到“一載之間，即可數收，而地力新壯，究不少減”的功效。書中再三強調糞壤的好處，認為合理施用肥料，“田得膏潤而生息，變臭為奇，化惡為美，絲穀倍收，蔬果倍茂。”我國古代勞動人民這種“變臭為奇、化惡為美”的積極改造自然的光輝思想，在南方水田區的耕種技術中也早有論述。明代《沈氏農書》中就有這樣一段：“種田地力最薄，然能化無用為有用；不種田地力最省，然必至化有用為無用。何以言之？人畜之糞與灶灰腳泥，無用也；一人田地，便將化為布帛菽粟。”
《陳旉農書》所載“用糞猶用藥”這種寶貴經驗，後來更有發展。十八世紀清代《知本提綱》講施肥“實有時宜、土宜、物宜之分”，“寒熱不同，各應其候”，“物性不齊，當隨其情”，並著重指出：“皆貴在因物試驗，各適其性，而收自倍矣。”對肥料，元代《王禎農書·糞壤篇》裏記有大糞、踏糞（廄肥）、苗糞、草糞（後兩種都是綠肥）、火糞（草木灰、石灰）、泥糞（用溝、港裏的青泥同大糞合同）等多種。書中還指出“一切禽獸毛羽親肌之物”，也都是很好的肥料。《知本提綱》講：“釀造糞壤，大法有十。”把肥料更擴大為十大種類。對不同土壤、不同作物、不同時間使用不同肥料，都作了具體敘述。例如，骨蚌蹄角糞和毛皮糞可施用於稻田，種麥、要用黑豆糞和苗糞，種瓜菜宜用人糞之類。到現在也還流傳有冷性肥、熱性肥的說法。有的書中把施基肥稱作墊底，說：“墊底尤為緊要”。把追肥稱作接力，說“蓋田上生活，百凡容易，隻有接力一壅，須相其時候，察其顏色，為農家最要緊機關。”（《沈氏農書》）凡此種種，反映我國古代施肥技術是多種多樣的。
戰國時期已經很重視適時播種，《呂氏春秋·審時篇》詳細談論了穀、黍、稻、麻、豆、麥要作物適時耕作播種的好處，失時（過早或過晚）的害處。說“得時之稼興，失時之稼約”。這裏“興”指長得好，收成多；“約”指長得差，減產。它還說小麥過早播種，麥苗容易得病遭蟲或冬前拔節；過晚播種會使植株弱小、貪青。這些都對收成不利。《汜勝之書》也講了麥“早種則蟲而有節，晚種則穗小少實”。
《齊民要術》不僅重視適時趁墒播種，還進而規定了播種不同作物的“上時”、“中時”、“下時”，並且用物候作為指標。根據播種期的適時與否，土質好壞，不同的墒情，規定不同的播種量，采用相應的播種方法。從各方麵把握適時下種，爭取全苗、壯苗，以發揮其他技術措施的實用。《齊民要術·種穀篇》中就講到：“凡春種欲深，宜重撻；夏種欲淺，直曳置自生。”對於穀子春播為什麼要深和播後要鎮壓，書中有精要的注解，說：“春，氣冷，生遲，不曳撻，則根虛，雖生輒死。”把播種前後的氣溫高低、種子萌發、作物幼苗生長情況都作了周密考慮。夏播要淺，像撒在地皮上那樣就可以，是因為“夏，氣熱而生速”。書中引農諺說：“以時及澤，為上策也。”這就是說，要把握住播種最適時期和注意墒情。
《齊民要術》講到撒種的有漫擲、耬耩漫擲、逐犁漫擲；條播有耬種、壟種、耬頭中下之；點播有墒種、逐犁奄種，等等。播種後，有的要有鎮壓，有的不要鎮壓。特別指出了耬種的優點：“凡耬種者，匪直土淺易生，然於鋒鋤亦便。”（《大小麥篇》）講耬種的好處不隻是覆土淺而均勻，容易出苗，也便於中耕鋤草和培土。在《種大豆篇》中說：“必須耬下，種欲深，故豆性強，苗深則及澤。”用耬下種，播的深，墒情好，能適應大豆生長發育的要求。可見，同樣是用耬，完全根據具體情況，靈活運用，控製播種的深淺。
我國古代農業技術中有精致地種子處理辦法。利用水淘、泥水選、風揚等措施去秕去雜，給種子拌精質肥料。《汜勝之書》裏麵還提到用中藥附子浸汁拌種防蟲。明清兩代的農書比較多地出現用信石等居毒藥物拌種的記載。種皮厚的，如苜蓿種子，播前要碾壓搓摩；種子幹濕不勻的，“臨種必曬曝種子”。這些都是為了能使種子提早發芽，發芽整齊一致，減輕病害，培育成壯苗。
浸種催芽是農作物生產中廣泛采用的措施。《齊民要術》談到種胡荽時說：“幾種菜，子難生者，皆水沃令芽生，無不即生矣。”現今種瓜種菜，播稻植棉，仍然普遍實行浸種催芽技術。《齊民要術》中提到浸種的有大麥、小麥、水稻、麻、胡荽，還有槐等。《水稻篇》中說，稻種浸三天，撈出放在草編器具中，再經過三天，等到芽長二分，再播種。《齊民要術·旱稻篇》講到對旱稻播種的要求是隻要種子開口，不待生芽就要下種。天時不好，為搶時間，也可以不浸種。高田種旱稻，“至春，黃墒納種”，並且囑咐“不宜濕下”。可以看出，浸種、催芽、下種各項技術，完全根據作物生長發育特點和氣候土壤等具體條件而定。
播種、出苗到收獲的田間管理作業，包括很多內容。我們僅從下列幾項措施，也可以看到我國古代農業的成就。
鋤地，在世界農業科學技術史上是很有特點的一項創造。鋤草的作用不但在於鋤去草苗，而且在於蓄水防旱。《齊民要術·種穀篇》講：“春鋤起地，夏為除草。”春鋤主要是鬆土、發根、防旱保墒，適應春旱多風、氣溫回升快的情況。在“春苗既淺，陰未覆地”，就是說苗小、遮蔭不良，不利於保蓄土壤水分的時候，鋤地鬆土，可以切斷毛細管水上升的通路，創造比較好的水肥條件，使作物生長發育良好。正如書中夾注寫的，“鋤者非止除草，乃地熟而實多、糠薄、米息。”所以要“鋤不厭數”，“勿以無草而暫停”。夏鋤主要是除草，因為“夏苗蔭厚，地不見日”。莊稼長起來了遮蔭層大，又到了雨季，這時鋤地是為防止草荒。《齊民要術》在《雜說》中講到鋤穀，“第一遍鋤未可全深，第二遍唯深是求，第三遍較淺於第二遍，第四遍又淺於第三遍。”這種“淺、深、淺”的安排，正適合穀子生長發育的要求，到現在仍有實際意義。
關於稻田水層管理的科學方法，《汜勝之書》說：水稻生長初期，水溫需要提高些，“令水道相直，”就是把田梗的進水口和出水口對直，使田塊大片水層稍穩定，水溫容易上升；到了夏天，水溫太高不利於稻的生長發育，“令水道錯，”就是把田埂進水口和出水口錯開，灌進的水迂回流過全田，不致使水層積溫過高。就在當時應該是很了不起的技術成就。在旱地灌溉中，人們也很注意水溫的細致變化。《汜勝之書》關於種麻子還說到：碰到天旱，用流水澆，如果沒有流水，用井水要曬一曬，殺一下“寒氣”再澆。
古時種水稻還有“烤田”的技術創造。明代《沈氏農書》載有“六月不幹田，無米莫怨天”的農諺。這種說法最早見於公元六世紀北魏的《齊民要術》，說水稻薅過後，撤去水，“曝根令堅”。通過太陽曝曬，使稻根向縱深發展。《沈氏農書》說得更具體些，規定烤田的時候，在栽插後，經過兩次耘耥，靠近立秋節氣，放水曬田。還說，必要田幹縫裂方好。經此一幹，可以收到了“根脈深遠，苗幹蒼老，結秀成實，水旱不能為患”的功效。立秋前多曬幾天可以，到了立秋之後，地見裂縫就要車水灌田。這是因為到處暑節氣，水稻正在孕穗，決不可缺水。
栽插農作物，最早見於漢代的《四民月令》，書裏把移栽水稻叫“別稻”。《齊民要術·種穀篇》提到，缺苗斷壟稀豁的地方，就把苗補上，把補苗多栽看成很普通的事。還值得提一下，《齊民要術·旱稻篇》中說，栽插要淺，讓根須四散，生長發育才好；如果栽插過深，根窩在一團，稻就長不好。還說秧苗如果過大，可以把老秧苗從上部去掉幾寸葉，保護心葉，減少蒸騰，容易栽活。到了七月，就不能再栽插了。這種觀察、處置，不能不說細致精巧。說到小麥移栽，近年國外曾經有人當作新創造加以報道。其實這項技術在我國古代農書中早有記載。十七世紀《沈氏農書》中說：“若八月初先下麥種，候冬墾田移種，每科十五六根，照式澆兩次，又撒牛壅，鍬溝蓋之，則幹壯麥粗，倍獲厚收。”清代《知本提綱》雖然主要講旱地農業，但是對栽插仍很注意，說物性各有所宜，有的適合燥栽，如麥苗、小藍、萵苣、韭菜、瓜苗之類，適宜先栽後澆，如果放在水中栽，就不發旺，長不好；而有些適合水中栽，像稻秧、粟苗、茄苗之類，隨水栽，栽後第二天再澆，隔一天又澆，三天才能生根，要是先栽後澆，也長不好。這些經驗之談，值得分析研究，精心提煉。
作物田間管理技術中，像棉花整枝打權這種措施，也很引起人們注意。公元十三世紀元代《農桑輯要》講種棉，“苗長高二尺之上，打去衝天心，旁條長尺半，亦打去心，葉葉不空，開花結實。”清乾隆三十年（公元1765年）編繪的《棉花圖》，有專門描述棉花摘尖的詩賦和圖畫。公元十八世紀的清代，我國一些農書中關於作物地上部分和地下部分（根、主根、須根）之間的關係，作物和光、溫、水、氣、養分之間的關係，有不少可貴的論述。《知本提綱》說：作物有根有梢，生長固定，長得好壞受地力影響極大。根向下，吸收“地陰”（指水、肥），枝梢向上，接受“太陽”（指陽光雨露）。上部下部配合得好，作物長勢才旺。提到有些作物主根能深紮，但是要去掉些表層浮根，否則主根紮不下，影響吸水吸肥，產量不高。