漢代分為西漢和東漢，是繼秦代之後強盛的大一統帝國。漢代農業技術取得了很大進步。
農田作業的集約化，使整地、除草及不斷中耕成為我國農業的標誌性特征。同時，農作方式的集中和小規模農作，有助於農民在田間工作的精致和徹底。農具種類的多樣化同樣表明了農業的重要性。
兩漢的封建土地製度，沿襲秦代的土地製度並有所發展。這些製度的最大特點，就是土地的全麵私有化。西漢土地私有製的確立，對後世的影響巨大。
漢代農作的規模一般都不大，每個農戶的平均農作規模是20至30畝。當時的田租雖然名義上要根據產量的多少繳納，但實際上是按照土地麵積征收的，因此農民就盡可能多地進行生產。
結果出現了連作的農作方式，即連續種植同一種作物，或者是對不同作物進行輪作，而且從一年一熟製逐漸發展出了一年多熟製。從耕作技術上說，這顯然是個進步。
除了作物輪作外，土地的集約使用還表現為對各種蔬菜進行間作套種。我國四大農書之一的《氾勝之書》提到了瓜、薤、豆之間的間作套種。黍與桑樹也可以一起種植，燒過的黍稈灰可以給桑樹苗提供養料，由於桑樹苗隻需要很小的空間，這樣做還能充分利用桑樹苗之間的空地。
由於耕地的連續使用及北方生長期較短，迫使農民必須更為經濟地使用土地並發展更好的農業技術。
公元前1世紀初期，在趙過的提倡下，一種稱為“代田”的耕種方式受到了漢王朝關注。
采用代田法，一畝農田要被劃分為若幹條甽，溝中犁起的土壤則被堆在甽旁形成一尺高的壟。種子播種在甽中，在其生長過程中不斷將壟上的土推入甽內苗根上。最終，壟上的土全部被推回溝內。次年，則在原來甽之間的土地上開挖新的甽。
趙過還改進了農具三腳耬車，來適應這一新耕種方式的需要，並在政府公田上進行了實驗。他推廣的牛耕為“耦犁”，即“二牛三人，操作時，二牛挽一犁，二人牽牛，一人扶犁而耕。”
二牛三人耕作法反映了牛耕初期時的情形。在公田上實驗後，結果其產量要遠遠高於在不做甽的農田內采用撒播的老辦法。
《氾勝之書》提到的區種法，在代田法的基礎上進一步精細化了。
代田法與區種法都是旱地農作技術。《氾勝之書》提到的14種作物中隻有稻是水田作物。他論述了水稻的種植技術，其中一個重要特征，就是通過控製水流進入稻田的方式，來保持稻田中水深與水溫的均勻。通過運用簡單有效的設置，農民創造了最適宜水稻生長的環境。水稻的育秧移栽措施，也是漢代農作技術之一。先在秧田內培育秧苗，再將之移植到稻田中，其長處是明顯的：當其他作物還在農田內尚未成熟時，水稻的種子已經開始在秧田內發芽了。
《氾勝之書》對選種與儲種有過簡單的論述。強壯、高大、高產的單穗往往被選作來年的種子。為使種子免於受熱與受潮，對種子的儲藏必須非常仔細。首先要讓種子幹透，然後放入竹製或陶製的容器中，再加入防蟲效果好的草藥。到來年播種時，下種之前一般采用溲種法進行處理。
《氾勝之書》中就記載了溲種法。當時有兩種溲種法：一種是後稷法，另一種是神農法。
兩種溲種法，雖然在做法上有些不同，但原理都是一樣的。這就是在種子外麵包上一層以蠶糞、羊糞為主要原料，並附加藥物的糞殼，這種方法現代稱之為“種子包衣技術”。
漢代農民使用的農具主要是鐵製與木製的，例如耒，實際上是很原始的農具。耒耜類農具在《說文解字》中位列木農具之首，每一種都有非常獨特的功能。《說文解字》還羅列了各種木農具，包括各種用於鋤、犁、耙、收割、脫粒等的農具。
漢代的鐵農具有鍬、鶴嘴鋤、犁、雙齒鋤、園藝鋤、鐮刀與長柄鐮刀等。鐵鍬至少有4種類型，每種都有特定的名稱。
犁的演變說明了農具的變化是由它的特殊功能決定的。犁的原型僅僅是一種較大的耒。當耒有了能穿透土壤的切割刃時，它實際上就變成犁了。尖刃會逐漸發展成更為有效的犁鏵。後脊最終發展成為犁板，也有助於翻起土壤。