Kemísk efni í landbúnaði eru mikilvæg stoð í nútíma landbúnaðarþróun, sem nær yfir lykilvörur eins og skordýraeitur, áburð og plöntuvaxtareftirlit. Vísindalegt eðli framleiðslu- og notkunaraðferða þeirra hefur bein áhrif á skilvirkni landbúnaðarframleiðslu og vistfræðilegt og umhverfisöryggi.
Hvað varðar framleiðsluaðferðir verða kemísk efni í landbúnaði að fylgja ströngu vinnsluflæði. Til dæmis er köfnunarefnisáburður (eins og þvagefni) venjulega framleiddur með Haber-Bosch ferlinu til að mynda ammoníak, sem síðan hvarfast við þvagefni. Fosfatáburður byggir á súru vatnsrofi fosfatbergs. Til dæmis krefst framleiðsla á ofurfosfati hvarfa brennisteinssýru við fosfatbergduft. Varnarefnaframleiðsla felur í sér lífræna tilbúna efnafræði; til dæmis eru pýretróíð skordýraeitur framleidd með fjöl-hvarfahvörfum. Græn efnafræðihugtök verða sífellt mikilvægari í framleiðsluferlum, svo sem að nota ensímhvata til að koma í stað hefðbundinna, mjög mengandi ferla eða að nota örrásarofna til að bæta hvarfvirkni og draga úr sóun.
Hvað varðar beitingaraðferðir er nákvæm beiting lykilregla. Áburðarhlutföll verða að vera ákvörðuð á grundvelli jarðvegsprófunargagna. Til dæmis getur of mikil köfnunarefnisáburður auðveldlega leitt til ofauðgunar á vatnshlotum og því er mælt með samsetningu grunn- og yfirfæðingar. Notkun skordýraeiturs verður að fara nákvæmlega eftir öruggu millibili og lítil-eitruð, lífrænt efni ætti að vera forgangsraðað. Til dæmis er Bacillus thuringiensis (Bt) samsetningin miðuð gegn skaðvalda af vöðvum. Styrkur og tímasetning vaxtarstilla plantna (eins og gibberellins) verður að vera nákvæmlega stjórnað; of mikil notkun getur valdið óeðlilegum vexti.
Að auki verður geymsla og flutningur landbúnaðarefna að vera í samræmi við reglugerðir. Til dæmis ætti að geyma eldfim varnarefni fjarri ljósi og við lágt hitastig og áburður verður að verja gegn raka og kökum. Í framtíðinni, með framþróun nákvæmni landbúnaðartækni, munu landbúnaðarefni þróast í átt að snjöllum (eins og breytilegum-frjóvgunarbúnaði) og umhverfisvænum (eins og lífbrjótanlegum moldarfilmum), sem mun koma enn frekar á jafnvægi framleiðsluþarfa með vistfræðilegri sjálfbærni.
