植物营养诊断最早产生于人类农业生产中的施肥实践活动，并随着现代自然科学技术的发展而发展。世界最早的植物营养诊断出现在中国明末清初《沈氏农书》上的看苗施肥。“看苗”就是植物形态上的营养诊断，根据“苗”的生长状况确定肥料用量和方法就是营养诊断的施肥指导。进入20世纪20年代，由于化学分析测试技术及其仪器的快速发展，植物营养学研究有了更好的技术平台，获得许多重要的研究进展，包括必需营养元素的确定，其营养生理功能的研究揭示，养分含量缺乏和过量引起植物生长形态、生理生化、产量品质的变化，以及元素间互作和养分浓度临界值的研究，成为植物营养诊断的理论基础。到30年代，美国科学家开创分析测定土壤和植物的养分含量，结合外观形态症状的调查，判断养分含量丰缺，并指导施肥实践的植物营养诊断技术。此后，美国、德国和英国等成立了专门的植物营养诊断研究实验室，研究成果出版了多部很有影响力的植物营养诊断的专著。

植物生长发育和产量品质形成与体内养分含量有密切的关系。养分缺乏或过量都会影响植物的生理生化代谢，抑制植物的生长发育，严重时在植株形态上表现出来，甚至导致作物减产、品质下降，即植物营养丰缺影响植物的生长形态和生理生化反应等。植物生长发育需要17种必需营养元素，其中碳和氧来自空气中的二氧化碳，氢和氧来自水，其他必需营养元素几乎全部来自根系从土壤中吸收获得。植物在不同的生长环境中吸收累积在体内的养分含量通常存在缺乏、适宜和过量三种情况。当植物体内某种营养元素处于缺乏状况，即含量低于植物正常生长体内必须保持的临界浓度时，植物产量会随着该营养元素含量的增加而上升。当植物体内该养分含量达到养分临界浓度时，植物产量达最高点。此后，产量不会再随着该养分含量的增加而上升，而是在一定的范围内维持高的产量水平，这一范围内的养分浓度称为植物生长的养分适宜浓度。从施肥投入的经济效应分析，作物养分含量在临界浓度附近的区域时获得的产量最高，所对应的施肥量是作物栽培时追求的经济最佳施肥量，因为它是获得高产出的低投入施肥区域。养分适宜浓度一般有较宽的范围。在这一范围的开始阶段，作物产量达到最高，但养分含量增加不多，甚至下降，这是因为这时作物生长量突然上升，使得单位干物重中该养分含量被稀释下降，该现象被称为“稀释效应”。另一方面，当养分含量超过临界浓度时，植物产量依然维持在最高的水平上，但超过临界值的那部分含量对产量不起作用，这部分养分的吸收称为“奢侈吸收”。当作物体内养分含量超过养分临界浓度时，称为养分过量，此时植物生长受阻，产量非但不增加，反而下降，并随着养分含量的继续升高受害越严重，甚至导致毒害死亡。

植物营养诊断包括形态诊断、化学诊断、酶学诊断、施肥诊断、物理化学诊断的显微化学法、组织诊断、电子探针方法、无损伤测试技术、光谱诊断、遥感技术等。

常用的植物营养诊断方法是形态诊断和化学诊断。但形态诊断容易出现判断失误，应该与化学诊断等方法结合，相互验证。化学诊断包括植株化学诊断和土壤化学诊断，是常用的基本植物营养诊断方法。随着一些关键技术的突破和成本降低，其他诊断技术也能快速有效地开展植物营养诊断，如光谱诊断，以及能早期诊断植物养分丰缺的基因诊断技术等。

植物营养诊断是实现农业生产中科学合理施肥的关键，也是作物高产优质的重要保障。