前面已经说过，细胞学说、进化论和遗传学的发展导致杂交玉米的出现，使近代农业生产出现了一次巨大的突破。杂交育种的第二次、第三次突破发生在现代农业的初期阶段。
第二次突破是墨西哥小麦。1941年，在美国洛克菲勒基金会的支持下，育种学家布劳尔前往墨西哥选育小麦优良品种，经过长期研究，终于培育出矮秆、高产、抗锈、耐肥、抗倒伏并具有广泛适应性的小麦品种，推广之后，墨西哥小麦从原来的亩产约50kg提高到250kg，并由此掀起了一场“绿色革命”。
第三次突破是菲律宾的水稻。1960年在美国福特基金会和洛克菲勒基金会的共同支持下，菲律宾国际水稻研究所成立。该所利用我国台湾省的三个矮秆品种和印度厄西亚、斯里兰卡的高秆品种杂交。再从这些杂交后代中，选出一种矮秆、早熟、高产的品系，定名为国际水稻—8（IR·8），并首先在东南亚一带推广，一季稻的亩产可高达600～650kg，被誉为“奇迹稻”，使推广地带的农业有了较大改观。
在第三次科技革命时代，数学、物理学、生物学、地学的研究成果是空前的。与以往科技革命的成果相比较，这些成果具有高度综合性、联动性、跳跃性、迅速产业化的特点。大量高科技成果被有效地应用于农业，对于克服近代农业所出现的弊端与不足，对于充分发挥先进生产工具的效能，都发挥了积极的作用。其中，生物工程技术的地位尤其突出。1953年4月25日，华生（J．Watson）和克里克（F．H．Grick）在英国《自然》杂志上发表了“DNA双螺旋结构的分子模型”一文，从而宣布了分子生物学的诞生。该学科在五六十年代获得了一大批令人瞩目的成果，如DNA双螺旋结构的建立、遗传密码的破译和DNA重组的实现，打开了“生命之谜”的大门，是一次最重大的“生物学革命”。20世纪60年代初，在分子生物学的推动下，产生了另一门新兴学科——细胞生物学。它以细胞为生命活动的基本单位，在分子水平上探讨细胞组成及生物大分子的结构与功能的关系，并科学地阐述了细胞的整合功能。
正是在上述生物学革命的基础上，20世纪70年代生物工程技术得以问世。
生物工程技术是指直接或间接地利用生物体的机能生产物质的技术，其内容目前主要包括生物反应技术、细胞培养技术、基因操作技术和细胞融合技术等。
生物工程技术在现代农业中的应用十分广泛，而且在许多方面都已获得显著的成就。
在作物育种方面，生物工程技术打破了生殖屏障，克服了常规育种手段只能培育出种间或种内杂交新品种的不足，实现了远缘杂交。
比利时的一个研究小组采用基因操作的方法，成功地把一种昆虫的毒素基因移植到烟草的细胞中。这种细胞长成植株后，对害虫有很强的抵抗能力，害虫在吃了这种烟草后身体麻痹并很快死去。美国的一个小组把仙人掌基因转移到小麦、玉米和大豆中去，培育出了适合于干旱地区栽培的耐旱品种。
在防治农业病虫害方面，通过生物工程技术可以制成微生物农药，从而克服了长期使用化学农药带来的严重后果，如污染环境，危害人畜健康；毒杀害虫天敌，破坏生态系统平衡；不断提高害虫的抗药性等。
在对微生物农药的研究过程中，美英两国分别应用了放线菌酮和灰黄霉菌素、单端孢菌素防治棉花枯萎病、烟草霜霉病和黄瓜菌核病。日本土地面积小，为提高单产而大量使用化学农药造成了严重后果，所以，日本科学家对生物防治的研究很深入，春日霉素、多氧霉素、有效霉素等农用抗菌素相继出现。以上徽生物农药在使用中都显示出化学农药不可比拟的优越性。近年来各国科学家都十分重视对昆虫病毒的研究，成为微生物防治虫害领域中一个十分活跃的方面。目前，各国已利用40多种病毒用于防治农林害虫。有十几种昆虫病毒及制剂已供应市场，效果显著。
在提高农产品产量质量方面，通过生物工程技术，可以在室内，不受外界环境和气候影响的条件下，大量快速地繁殖优质、无病害的苗木，以工厂化的生产形式满足大面积生产的需要，这就弥补了传统技术的缺陷。以经济林木发展为例，对于5年内成熟的树木，如使用传统技术改良品种培育有价值的结合体，大约需要50年时间；而用了生物工程技术进行组织培养，则只要几个月就能够完成。
另外，使用生物工程技术也可以间接地提高农作物产量，这就是对农业副产品的开发利用。据联合国环境规划署报道，世界农业每年可提供17×108t秸秆。甘蔗榨糖后每年留下5000×104t蔗梢和6700×104t蔗渣。而利用微生物可以将这些废弃物转变为有用物质。比如，通过发酵可生产出蛋白质、糖类、核苷酸、脂肪、有机酸、醇类、维生素、酶制剂等，还可以生产食用菌、饲料、单细胞蛋白和沼气，同时也净化了环境。美国路易斯安那州立大学的专家们，通过生物工程获得了一株强有力的工程菌株——单细胞蛋白生产菌，100kg干的蔗渣可生产出26kg的干菌体。干菌体中含蛋白质量为50％，相当于100kg面粉中蛋白质的含量。
三、现代农业生产的组织形式
在现代农业阶段，随着科学技术的进步和生产力的发展，农业内部的分工也在不断提高。20世纪中叶以后，发达国家农业专业化的形式从地区专业化到农场（部门）专业化再到作业（工艺）专业化。所谓作业（工艺）专业化是指一个农场专门生产某种中间产品，专门完成产品生产这一个过程里某一项作业的专业化。例如，50年代以前，在发达国家里，养鸡一直是农家的一项副业，附属于农业本身而不是一个独立的生产部门。50年代以后，随着农业专业化的发展，养鸡就独立成为一个生产部门。而且，鸡饲养过程中的各个环节也逐渐分离开来，变成专业的独立部门：有专门从事种鸡饲养，生产孵鸡用蛋的种鸡农场；有专门从事雏鸡孵化，生产小鸡的孵鸡农场；有专门从事鸡的育肥，生产肉鸡的肉鸡农场。与此同时，饲料加工、家禽屠宰、疫病防治、运输和销售、食品加工以及现代鸡舍的设备安装与修理都纷纷从农业中独立出去，成为专门的生产及服务部门。对于专业化的养鸡场来讲，其中一些部门成为它的前部门。没有前部门，养鸡场不可能形成。而另一些部门则是它的后部门，没有后部门，最终产品无法实现，养鸡场即使成立也无法维持。这样，养鸡业的产前、产中、产后部门就出现了。种植业等农业的其他部门也是如此。分离独立出来各部门的生产经营都建立在高度机械化、智能化和生产技术科学化的基础上。只用2～3个劳力饲养100万只以上的肉鸡场并不鲜见。分工的高度发展必然引起协作的深刻变化。
从农业中独立出来的工业、服务部门日益增多，它们之间的经济联系就日益密切。比如，以农用工业生产部门和农业本身的联系来说，美国全国农场生产开支中，用于购置农用工业部门提供的生产资料，1910年只占25％，1970年占到70％。再以农产品加工部门和农业本身的联系来说，1970年美国提供消费的农产品中有90％都是经过各种方式加工的。这就说明，这些工业部门、服务部门和农场的利益都共同体现在一个最终产品上，他们各自是这个农产品某一部分的生产者，只有这个农产品的价值最终实现了（即在市场上卖出去了），他们才能获得相应的一份利润；这中间任何一个部门出现问题，其他部门都要受到影响。也就是说，他们之间已经产生了一种共同的经济利益。共同利益的产生，表明了现代农业劳动和现代工业劳动以及商业劳动已经彼此融合，成为社会化的劳动，而农产品是劳动的结果，当农产品受到损失时，农业和与之有关的工商业都要受到损失，而且后者所受的损失比前者要大。
正是共同经济利益的形成和稳定，使农业和与之有关的工商业联为一体，成为一个系统。这个系统里的各企业，在高度的物质文明基础上，紧密结合，共同完成现代农业生产的全过程。所以，在发达国家中，现代农业生产的组织是以形式不同的农工商公司或农工商联合体为主。
发达国家的农工商联合组织，以联合的方式不同，可分为前向一体化组织（即农业前部门与农业部门的联合）、后向一体化组织（即农业后部门与农业部门的联合）、纵向整体联合组织（即农业产前、产中、产后部门的整体联合）。以联合的程度不同，又可分为松散型的联合组织（即在合同基础上的联合，各参加单位仍保留自己在经济和法律上的独立性）、紧密型的联合组织（即参加联合的各部门在组织和经济上都融为一个统一的整体，从而成为联合企业统一指挥下的各个单位）。