1861～1865年美国的南北战争，是北方的资本主义制度和南方的奴隶制之间的斗争，是美国历史上的第二次资产阶级革命。资产阶级的胜利，资本主义在美国各方面充分发展起来。至20世纪初，资本主义大农场已在美国占据主要地位，农业已经资本主义化了。伴随着农业的资本主义化，农业中出现了两次技术革命。第一次美国农业革命（19世纪末～20世纪初期）的基本特征主要表现在马拉农业机器代替了人畜力的落后工具；近代自然科学开始在农业中运用，诸如化肥和农药的使用、作物和牲畜品种的改良、灌溉农业的出现等；此外，农业生产的专业化和地区分工亦已形成。第二次美国农业革命（20世纪20年代～40年代）主要标志是农业实现了基本机械化和杂交玉米等技术改革发展
1861年爆发南北战争以后，联邦政府为了争取群众支持它反对南部奴隶主的战争，于1862年颁布了满足广大人民土地要求的宅地法案。宅地法规定，凡没有参加过反联邦叛乱、年满21岁身为户主的美国公民，或申请入籍而没有持枪反抗过合众国的人，交纳10美元登记费，就可以申请1／4平方英里(1印英亩)尚未分配给私人的公有土地，耕种5年以后，这块土地就免费成为其私有财产。又规定，经申请取得宅地的人，在登记6个月以后，也可按每英亩!．25美元的价格付款购买那块宅地。宅地法为移入的定居者免费提供土地，从而刺激了人们跨越密西西比河向西部去开拓，为小自耕农经济在西部普遍建立开辟了广阔的天地促进了农业生产力的发展。陆续到来的移民，不断引进了新的作物和牲畜品种，带来了先进的农业技术，美国开始大规模进行农业生产，西部的垦殖促进了美国农业大发展。19世纪后半叶农业机械化迅速发展。从1860-1916年，耕地面积由4．07亿英亩增加到8．79亿英亩，改良的土地面积扩大了3倍多，小麦和玉米的产量约增加了3倍多。农业中大生产排挤和兼并小生产，在以工业为主的北部，农业日益采用集约耕作，在其他地区，大农场数字逐渐增加，1900年美国农产品总数的一半是由1／6的大农户生产的，美国农业在很大程度上实现了种植专业化，形成了些著名的生产带，如玉米带、小麦带、棉花带等，这种格局保持至今。这种区域分工使美国各个地区能充分地发挥各自的比较优势，有利于降低成本，提高生产率。19世纪上半叶，美国由于农业生产迅速发展的需要，陆续发明并采用了一系列新型农机具，以提高劳动生产率。自19世纪初开始使用畜力机械，耘田机、播种机、刈草机、收割机、脱谷机等相继问世；30年代起铁犁迅速代替木犁被普遍采用，到19世纪50年代，马拉农具已经普遍使用。1850年美国开始使用蒸汽机，20世纪初，内燃机获得较快地发展。1910年，美国已开始实行农业机械化，成为世界上推行农业机械化最早的国家。
一是新病虫害和入侵生物的管理。对病虫害管理的研究似乎陷入发现新药物——病菌和害虫出现耐药性——寻找新药物的怪圈中。小麦秆銹病曾是影响小麦产量的主要病害之一，但20世纪40年代就已经找到了抗銹病小麦品种，并在20世纪60年代大面积推广，促成了农业生产的“绿色革命”，但1999年在非洲又发现了新的秆銹病菌，据估计现在全球80%的小麦面临感染的风险。2005年新发现的柑橘绿霉病威胁著美国近百亿元产值的柑橘产业。未来的农业抗病虫害技术既要考虑到病虫害的抗药性，还要考虑治理方法对营养和健康的影响，以及对环境的影响。
二是提高水资源利用效率。美国农业耗用了美国80%的淡水资源，在西部一些地区，这一比例高达90%。随著工业和城市用水量的增加，减少农业用水成为必然要求。但减少农业用水并非易事，它需要从生物育种、作物管理、水资源管理等各方面进行综合地研究。
三是减少农业对环境的影响。现在的农业生产方式，无论是作物生产还是畜牧业，都对环境有很大的影响。化肥、农药、土壤污染和退化、温室气体排放，农业无一不对周围打下了自己深深的烙印。未来的农业技术不但要减少化肥、农药、家畜粪便等对环境的污染，还要保持土地的品质，保证农业的生产能力。
四是适应气候变化增加粮食生产。靠天吃饭是几千年来农业生产的基本状况，虽然近来情况有所改变，但是即使当今最发达的农业生产体系，仍摆脱不了气候的制约。气候变化带来的气温升高、极端天气等情况会影响作物的播种时间、生产周期、病虫害防治、水资源供给，农业科研需要创造出适应未来气候和环境的农业生产系统。
五是管理生物燃料和生物能源的生产。进入21世纪以来，美国生物燃料生产呈现爆炸式增长，2011年美国生物酒精的产量是2002年的6倍，与粮食争地成为人们关注的一个问题，美国农业部和能源部在纤维素酒精等新型生物燃料生产上投入大量研发资金，但开发新的生物能源原料也需要注意它对资源和环境的影响、病虫害管理、长短期效应，以及它可能受到的影响。
六是健康和有营养的食品。美国最近不断有细菌污染等导致食品源疾病的出现，引起了人们的极大关注，也显示出美国的食品安全管理体系并非天衣无缝。未来的食品科学研究不但需要有健康方面和科学进展、先进的检测方法，还需要对从农场到餐桌的全过程的深入分析和研究。
七是全球粮食危机愈发严重。1980年到2010年，美国用於农业生产的土地面积持续下降。尽管美国的粮食产量还是不断增长，但全球粮食危机情况却愈发严重，今後十年全球将有9亿人口处於粮食不安全状态。美国的农业科研为解决全球粮食不安全状态，需发挥两方面的作用：一是提高发达国家的粮食生产效率，增加粮食单产量；二是帮助发展中国家提高粮食产量。
