原始农业时期在原始母系氏族社会时期，中国境内居住着众多不同的氏族和部落。传说北方最著名的氏族是分布在中部的炎帝族和分布在西北的黄帝族。炎帝神农氏，姓姜，又名烈山氏。“姜”姓反映了它是西戎羌族的一支；“烈山”反映了原始农业的焚林开荒和刀耕火种。《易经》、《淮南子》和《史记》等古书中还都记述了神农氏发明耒耜和播种五谷的故事。传说黄帝的妻子嫘祖，是养蚕的创始者。黄帝族著名首领之一帝喾的儿子名弃，即后稷，相传是周族的祖先、种植农作物的能手，后被奉为谷神。后稷的时代较晚，可能相当于原始氏族社会的末期。
上述传说依稀反映了原始农业产生的一些情况，而最近30余年来从几千处新石器时代遗址陆续出土的考古材料，则为了解中国南北各地的原始农业面貌，提供了实物依据。
黄河流域的原始农业以种植粟为代表。重要的遗址在黄河中游和汉水上游有河南郑州的裴李岗文化（约公元前5500～前4800），河北武安的磁山文化（前5400～前5100）等，继承这两个早期新石器文化的是河南渑池仰韶文化,它的分布极广,北到长城沿线及河套地区，南至湖北西北，东至河南以东，西至甘肃、青海接壤一带。新石器晚期在黄河中下游又有山东章丘的龙山文化（约前2500～前2000）。
长江流域的原始农业以种植水稻为代表。重要的遗址在长江下游地区有著名的浙江河姆渡文化，是中国最早的种稻遗址和炭化稻谷出土量最多的遗址。在太湖地区形成系列的稻作文化有浙江嘉兴的马家浜文化（约前5000）及其后续的上海崧泽文化（约前4000）和浙江杭州的良渚文化。长江中游的新石器文化以四川巫山大溪文化（前4400～前3300）为代表，其次为湖北京山屈家岭文化（前3000～前2600），与大溪文化有密切关系。
长江以南华南和西南地区的新石器时代遗址包括鄱阳湖 -赣江流域、福建、台湾、广东、广西、四川南部、云南、贵州和西藏地区。重要的稻作文化遗址有江西修水的跑马岭遗址（前2800），广东曲江的石峡遗址（前2900～前2700）及云南宾川的白羊村遗址（前2200～前2100）等。
随着考古工作的开展，中国新石器时代遗址在边疆地区有很多新的发现。北方新石器文化分布在东北、内蒙古东部、西部和新疆4个地区。其中最早的为辽宁沈阳的新乐文化及辽宁长海的小珠山一期文化（约前5300～前4800），其次为内蒙古赤峰的红山文化及小珠山二期文化（约前3500），再次为小珠山三期文化（前3000～前2500）。这些文化的发展过程，与黄河流域大体一致。
以各地遗址出土的材料看，当时的农业生产工具已以磨制石器为主，同时也广泛使用骨器、角器、蚌器和木器。其种类包括：整地工具如用来砍伐树木和清理场地的石斧，用来翻土和松土的石耜、骨耜、石铲，收割工具如石刀、石镰、骨镰、蚌镰、蚌刀等。此外，还普遍使用加工工具石磨盘、石磨盘棒和石臼、木杵等。
原始农业对土地的利用可分为刀耕和锄耕两个阶段。刀耕或称“刀耕火种”，是用石刀之类砍伐树木，纵火焚烧开垦荒地，用尖头木棒凿地成孔点播种子；土地不施肥，不除草，只利用一年，收获种子后即弃去。等撂荒的土地长出新的草木，土壤肥力恢复后再行刀耕利用。在这种情况下，耕种者的住所简陋，年年迁徙。到了锄耕阶段，有了石耜、石铲等农具，可以对土壤进行翻掘、碎土等加工，植物在同一块土地上可以有一定时期的连年种植，人们的住处因而可以相对定居下来，形成村落，为以后逐渐用休闲代替撂荒创造了条件。
当时的农业生产对自然条件的依赖较大，生产水平较低。黄河流域因气候干燥，雨量较少，适于旱地作物如粟、黍、大麦、小麦、大麻及大豆等的种植，但在有水利条件的地方也种植水稻。长江流域及其以南地区因气候温暖，雨量充沛，湖泊、沼泽、河流众多，适于种植水稻以及耐荫的块根块茎作物如木薯、芋等，山坡旱地也适于各种旱作。家畜饲养方面，南北各地新石器时代遗址都有驯养猪、犬、牛的遗存，羊及马则以北方为主，鸡的驯养稍迟，南北都有。在新石器时代早期，尽管已有了原始种植业和饲养业，但采集和渔猎仍占重要地位;直至新石器时代晚期,在农业相对发展、人们已经定居下来以后，采集和渔猎仍占一定地位。这是原始农业结构的特点。同这种生产力水平低的条件相适应，当时的土地和生产资料都归氏族公社所有；实行集体劳动，产品平均分配。早期母系氏族社会中的农业生产和氏族经济活动由妇女主持。随着锄耕农业的发展，母系氏族制开始向父系氏族制过渡。到剩余产品出现以后，原始社会的氏族公社制才逐渐解体。
中国南北各地的新石器时代考古发掘表明，中国的原始农业不是起源于一地，而是呈多中心的发展。黄河流域和长江流域是最主要的两大起源发展中心，一个以旱作粟为代表，一个以水田稻为代表，它们各自在扩展、传播中交融。到了新石器时代晚期，水稻的种植已推进到河南、山东境内，而粟和麦类也陆续传播到东南和西南各地，终于形成有史以后中国农业的特色。
夏、商、西周时期 这一时期,相当于中国的第一个阶级社会──奴隶制社会时期。财产私有制的产生，促进了农业生产力的提高。这首先反映在农业生产工具上。当时出现了青铜农具，但数量不多，主要仍是木、石器，但种类增加了,出现了铲等掘土工具和镰等收割工具。另外，《夏小正》和《诗经》中还提到除草工具和一种用来碎土平田的木质榔头，并有“或耘或耔”等记述，表明在农田操作中已有了整地和中耕、除草、壅土的内容。其次，与农具的发展相联系，土地的占有制和利用方式也有变化。西周曾行井田制。规定土地为国家公有，由国王将全国土地层层分封给各级贵族，按井字形划分为九区，中央一区为公田，四周八区为分授给八夫的私田。公田由八夫助耕，收获物全部缴交统治者。男子成年受田，老死还田。奴隶们依附于井田，通过集体劳动进行大规模的土地开垦和种植。
农业生产的种类也增加了。黄河流域农作物仍以粟为主，但《诗经》中同时已提到禾、谷、粱、麦、来、牟、稻、芑、菽、麻、苴、等。此外,园艺生产已有果树与蔬菜的分工，瓜、果、杏、栗等园艺作物都已种植。根据甲骨文和《诗经》等的记载,养蚕已成为农事活动的一部分,蚕织被看作妇女的一种美德。从殷墟出土的动物遗骸还证明当时的畜牧业不仅马、牛、羊、鸡、犬、豕“六畜”俱全，而且饲养数量大为增加。其中马匹由于战争和狩猎的需要,尤其受到奴隶主们的重视,发展迅速。由于粮食增加,酿酒也较普遍。
奴隶制对于原始公有制来说，无疑是一个进步。但随着生产力的进一步发展，奴隶制又成为农业生产的桎梏。西周实行的井田制把奴隶牢牢地束缚在土地上，强迫他们为奴隶主劳动，而劳动所得的绝大部分产品，则通过所谓贡、助、彻的形式，直接被奴隶主所剥夺。这就大大压抑了奴隶们的生产积极性。同时，生产工具落后，土地不能常年连种和进行深耕，农作物所需的水分主要依靠自然降水。这些也都严重妨碍了农业生产的发展。
这一时期长江流域及其以南地区的农业情况缺乏当时的文字资料。从后世文献记载和考古发掘来看，南方的农业尽管起源时间并不晚于黄河流域，但其发展则显然慢于北方。由于当时南方地广人稀和自然条件优越等原因，火耕水耨的耕作方法以至采集、狩猎活动的持续时间可能更长一些。
春秋战国时期这一时期，奴隶制走向崩溃，封建的生产关系开始发生。鲁国实行“初税亩”，实行按亩征收赋税的制度，不久也被其他国家采用。在秦国商鞅、魏国李悝等人的倡导下，一些诸侯国家的统治者代表新兴地主阶级的利益,纷纷实行变法,废井田、开阡陌。这样，奴隶主国家土地所有制逐步被废除，封建土地所有制逐渐形成。在封建制度下，地主是土地的所有者，土地可以自由买卖，原来的奴隶则成为向地主租种小块土地的佃农，他们一般是以家庭为单位，用自己的生产工具从事耕作,除以实物或劳役形式向地主交纳地租外,可留下部分产品作为自己的生活资料。由于这时产品已不再像奴隶制时期那样为奴隶主所直接占有，农民有了一定的经营自主权，生产的积极性就有很大提高。同时，各诸侯国家之间互相争霸的战争，也迫使它们为了保证“足食足兵”而奖励耕战,重视农业,甚至重农抑商。这就使春秋、战国时期的农业获得了奴隶社会无法比拟的发展动力，成为中国农业发展史上的一个重要转折点。
农业生产巨大发展的突出标志是铁制农具的出现。由于冶铁术的发明，这时的耕地农具耒耜、锄地农具如铫以及收获农具如镰、都已有了铁刃。而铁犁的出现，把耕地的作业方式从间断式破土转变为连续式的前进作功，更使生产效率大大提高。铁犁所需的动力大，用畜力作动力的牛耕也便应运而生。这样整个农业生产面貌便随之大大改观。
由于有了铁制农具，改造自然条件的能力大为增强了。从春秋末到战国，许多大型灌溉工程如芍陂、漳水十二渠和都江堰和郑国渠等相继兴建，从而为农业生产提供了更好的水利条件。在土地利用上，由撂荒制过渡到连种制，不论是实行“辟草莱”以扩大耕地面积，或“尽地力之教”以提高单位面积产量，也都因生产工具的进步而有了可能。
铁制农具还促进了作物栽培方法的变化。一是促使土壤耕作精细化。如《吕氏春秋·任地》就说“五耕五耨”可使“大草不生，又无螟蜮”。一是发明了畎亩法，即垄作技术。其要旨是根据田地的高低和土壤水分决定播种位置，实行“上田弃亩，下田弃畎”。再是肥料的施用。肥料古称粪,而“粪”字最早出现在战国,称施肥为“粪田”。《荀子·富国》说：“多粪肥田，是农夫众庶之事也。”可见当时施肥已较普遍。综上所述，在推行铁制农具的基础上，综合应用深耕多锄和多粪肥田等措施，中国农业的精耕细作传统，实已奠定基础。
与此同时,畜牧方面出现了相畜术,其中以伯乐相马和宁戚相牛尤为著名。“兽医”一词首见于战国，《周礼·天官》有“兽医掌疗兽病，疗兽疡”的记载，兽病和兽疡,分别相当于现在兽医内科和外科。同时,蚕业生产也有很大发展。据近年考古发现，江陵战国楚墓中的马山一号墓出土的丝制品包括绣、锦、罗、纱、绢、绦等，质地精良，说明当时已能纺织出薄如蝉翼的纱罗织物。
这一时期农业的成就，反映到学术研究上，就是许行等农家的出现和农学著作的产生。如《吕氏春秋·审时》说：“夫稼，为之者人也，生之者地也，养之者天也”，正确地总结了农业生产中人的劳动和土壤、气候三大因素的相互关系，而把人的因素放到了首要地位。
秦、汉、魏、晋、南北朝时期秦代结束了战国纷争的局面,国家归于统一,封建土地所有制也告确立。汉初，贾谊、晁错先后上疏，力主重农。文、景二帝下诏称：“农，天下之本也”，推行了一些有利农业的政策。如劝民农桑、兴修水利、贮粮备荒、西域屯田，轻徭薄赋等。这些政策对促进当时的农业生产，起了一定作用，其中不少措施常为后世新兴的封建王朝所效法。到了魏、晋、南北朝，国家又趋于分裂，北方的农业技术随人口南下。但这一时期的政治经济和农业生产重心则始终在北方，是北方传统耕作技术形成体系和趋于成熟的时期。
由于冶铁业的发达，铁器农具在汉代已经普及，且种类大增。北魏时从整地、播种、中耕除草、灌溉、收获、脱粒到加工各个环节，有记载的农具达30余种。其中尤以犁的革新、耧车和提水工具的创制，作用更为显著。战国时的犁有犁铧而无犁壁,只能破土、松土,不能翻土；汉代发明犁壁以后,土垡就可按一定方向翻倒,从而能同时完成翻土、灭茬、开沟、起垅等作业，大大提高了耕作效率。带犁壁的犁后在18世纪时传入欧洲。耧车由种子箱、排种器、输种管、开沟器和机架牵引装置组成，可一次完成开沟、播种、盖土工序，实为现代机械化播种机的雏型。汉代出现的提水工具翻车即后世的龙骨车，渴乌是利用虹吸管原理的吸水工具，在古代抗旱排涝中也都有重要作用。此外，在加工工具方面还有风车、水碓、水磨等的发明使用。同时，以牛为主的畜力动力应用，也得到进一步的改良和推广，出现了二牛三人的耦耕，以及用牛牵引的耧车等。
在耕作栽培方面，为了抗御黄河流域气候干燥、雨量分布不均的自然条件，汉代赵过在春秋时畎亩法的基础上推广了代田法，提高了单位面积产量。据记载，西汉时还有区田法的创造，对提高产量和防旱保墒有明显的作用。魏、晋时在汉代耱（耢）的基础上，又创造了碎土工具──耙，使整地工艺得到改进，形成耕－耙－耱配套的整地技术。这一时期施肥技术也有很大发展，已开始讲究施肥的数量、时间和种类，有了基肥和追肥以及人畜粪的生熟之分，并强调使用熟粪。绿肥作物受到重视，并被安排到轮作中去。播种前实行的“溲种”法，是一种带肥下种的技术。此外，还出现了穗选法以及单打、单锄、单种的选种、留种法等。使黄河流域的耕作栽培技术日趋完善。
这一时期的农业生产组成，在作物方面主要是小麦的地位进一步上升，与粟并驾齐驱。其他在园艺、蚕桑、养马等方面也有新的发展。园艺方面的突出成就是发明了利用温室以栽培葱韭等作物的方法。汉武帝时，除在长安扩建规模很大的植物园(上林苑)多次从南方引种荔枝、龙眼、橄榄和柑橘等以外，还从西域引入葡萄、苜蓿、胡麻(亚麻)等作物，开辟了扩大生产种类、丰富种质资源的途径，也是中国农业发展史上的一件大事。蚕桑技术不仅在全国范围内得到推广，而且出现了一年可以养两次的二化蚕。汉代由于国防需要而大规模发展养马业，也推动了畜牧技术的发展，出现了鉴别马匹优劣的专著《相马经》和铜马模型等。
秦、汉以后的 400余年间，中国北方农业的辉煌成就，系统而完整地反映在北魏农学家贾思勰所著《齐民要术》一书中。该书不仅详尽地记述了北魏时黄河流域农业生产的实况，也是对秦、汉以来北方旱作农业的一个总结，堪称一部完整的中国古代农业百科全书。
魏、晋、南北朝时，随着北方精耕细作技术的南传，南方农业也逐渐改变火耕水耨的面貌，水稻种植面积有了扩大，产量有所提高；西晋广东连县墓葬中已有耕耙田地的模型，反映了当时的整地技术，但总的生产水平仍不及北方。
隋、唐、宋、元时期这一时期国家经历了隋、唐的统一，五代以后的再次分裂和元代以后又归统一的曲折过程。隋统一中国以前，北方战乱。北魏曾实行均田制，由政府将无主荒地按人口分别性别、年龄等级平均授予农民，只准种植使用，不准买卖。隋代至唐初，均田制经稍加改进，仍被继续沿用。这种制度曾有利于吸引农民垦荒，重新利用因战乱而废弃的土地，扩大耕地面积，发展农业生产。
隋、唐至宋，农业生产上更为重要的进展是南方农业的进一步开发、繁荣。魏、晋、南北朝以后，北方时有战乱，南方则一直较为安定。北方人口因之大量南移。从隋灭陈到宋统一全国,不到400年中，南方户数增加了4倍多。人口的增加,提出了兴修水利、扩大耕地以发展农业、特别是增加粮食生产的要求，同时也为实施这些措施，提供了劳动力条件。后宋室南渡，政治经济重心南移，发展农业的要求更为迫切。当时由于江南农业以水稻为主，兴修水利尤其受到关注。据统计，自唐至元，全国兴建的水利项目共1590项，而长江流域即占1333项，其中又主要集中在江苏、浙江、福建、江西 4省。水利设施的形式以兼有排、蓄功能的堤堰、陂塘为主。唐设有渠堰使、五代吴越国设有撩浅军，主持水利设施的维修工作。隋初还开凿大运河，为沟通南北漕运创造了条件。扩大耕地在平原水乡以营造圩田为主；沿海则修筑海堤，以防海潮，并改造盐碱地为农田。这些措施虽有增产效果，但南宋时圩田盲目发展，许多地方废湖为田，导致水旱失调，也有一定的破坏作用。在南方山区主要是营造梯田。其前身盛行于唐。因是顺坡种植，水土流失严重，宋代起逐渐改为沿山坡层层而上、“叠石相次、包土成田”的梯田，缓和了水土流失。但梯田的营造常以破坏山上林木为前提；梯田的发展又促进了山区人口的增加，反过来加重了对森林的破坏，对生态环境也有不良影响。
唐、宋时期的南方农业除耕地面积有了增加外，由于农具和整地、施肥等技术的革新，在经营的集约化方面，也有新的发展。
唐代，在长江下游出现的曲辕犁（又名江东犁）操作灵巧省力，可以调节犁层的深浅和耕垡的宽窄，水田、旱地都可适用，因而大大提高了劳动生产率和耕地质量。同时，其他农具也继续得到革新完善，近代使用的主要传统农具此时可说已基本齐备。宋代由于进一步使用了适于水田中碎土平地的耖，在犁耕和耙地之后，继之以耖田的工序,又使水田的整地质量更为提高,从而形成了耕－耙－耖的水田耕作技术，一直沿袭至今。在肥料使用方面，宋时强调合理施肥以培养地力的重要性。当时除“踏粪法”即人工堆肥外，又出现沤肥和捻河泥、饼肥发酵、烧制火粪（相当于现在的焦泥灰）等，从而大大丰富了肥料的种类和来源。
