精细农业的早期研究与实践始于20世纪80年代初期，一方面，发达国家从事作物栽培、土壤肥力、作物病虫草害防治的农学家们为进一步揭示农田内小区作物产量和生长环境条件的明显时空差异性，提出对作物栽培管理实施定位、按需变量投入，称为“处方农作”（site-specific crop management）。另一方面，农业资源与环境的压力促使科学家和农民努力寻求一种在继续维持并提高农业产量的同时，又能有效利用有限资源、保护农业生态环境的新的可持续发展农业生产方式，进而提出了多种解决途径，如自然农业、有机农业、生态农业等，最终催生了精细农业。

精细农业采用全球定位系统、地理信息系统、遥感技术、农田空间信息采集传感技术、作物生产管理辅助决策支持系统、智能化变量作业农业机械等高新技术和现代农业技术相结合，根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作与管理。精细农业技术体系是农学、地理学、生态学、土壤学、农业工程、电子与信息科技、管理科学等多种学科知识的组装集成。早期的精细农业实践主要集中于大田作物，随着科技的不断进步，已延伸至整个农业领域，包括精细种植、精细养殖、精细加工等。