Основатель агрометеорологии П. И. Броунов выступил с учением о «критических периодах» в жизни растений, которое в дальнейшем развивали И. А. Пульман’ В. П. Заленский, А. П. Черный и др. Важные исследования по сельскохозяйственной метеорологии проводились также на опытных станциях — Полтавской, Саратовской, Безенчукской и др.
Целым рядом опытных полей, в частности, опытным полем Московского сельскохозяйственного института (А. Г. Дояренко), Полтавской, Харьковской опытными станциями были разработаны многие разделы общего земледелия и особенно вопросы обработки паров в связи с режимом нитратов и влажности. В результате работ южных и юго-восточных опытных полей были заложены основы теории и практики «сухого земледелия», впоследствии воспринятые в США (Н. М. Тулайков).
Развитию растениеводческой науки способствовали работы Бюро по прикладной ботанике, основанного в 1894 г. (с 1905 г. им руководил Р. Э. Регель, а в дальнейшем Н. И. Вавилов). Синтез знаний в этой области, основанный на данных как русских, так и иностранных исследователей, был дан в капитальном руководстве Д. Н. Прянишникова «Частное земледелие», выходившем в целой серии изданий начиная с 1898 г. Наблюдения опытных станций дали многое для разработки приемов возделывания хлебных злаков, сахарной свеклы, картофеля, льна и других культур.
В начале XX в. стала успешно развиваться и селекция сельскохозяйственных растений. Пионером в этой области явился Д. Л. Рудзинский (1866—1949), давший стране такие сорта, как озимая пшеница Московская 2411, овес Московский А-315 и др. В 1912—1914 гг. началась селекционная работа на Вятской, Шатиловской, Саратовской, Безенчукской, Харьковской станциях, с 1909 г. на Северном Кавказе проводилась селекция подсолнечника (В. С. Пустовойт). В эти же годы селекционные работы начались и в Сибири — в Омске (Н. Л. Скалозубов, в дальнейшем В. В. Таланов), в Тулуне (В. Е. Писарев). Названия выведенных в то время сортов — озимой ржи Вятки, озимой пшеницы Украинки, яровой пшеницы Лютесценс 62, Мильтурум 321, Мелянопус 69 — говорят о высокой продуктивности селекционной работы в России уже на первых шагах ее развития.
Особое место в биологической науке, в растениеводстве, в практической селекции принадлежало И. В. Мичурину (1860—1936). Начало его деятельности относится к XIX в., огромные же успехи были достигнуты им в первое 20-летие XX в. Мичурин не только внес большой вклад в агробиологию. К 1919 г. он вывел 154 сорта 25 плодовых культур.
