O setor agrícola baseia-se quase que inteiramente em P&D, graças à cooperação entre agricultores e pesquisadores. Os resultados das pesquisas são rapidamente transmitidos ao campo para testes, através de um sistema de extensão rural, e os problemas são trazidos diretamente aos cientistas, para buscar soluções. A P&D agrícola é executada sobretudo pela Organização de Pesquisa Agrícola, órgão do Ministério da Agricultura. A maioria dos institutos de pesquisa agrícola de Israel mantém estreitas relações com a Organização para a Agricultura e a Alimentação (FAO) das Nações Unidas, assegurando um intercâmbio contínuo de informações com outros países.
As vacas leiteiras de Israel são, em média, as campeãs mundiais de produção de leite, e a produção média por cabeça aumentou de 6.300 l em 1970 para 10.000 l hoje em dia, graças à criação científica e aos testes genéticos executados pelo Instituto Volcani. Através da produção de esperma e óvulos de gado de raça, Israel consegue melhorar o nível de seu rebanho e compartilhar seus avanços nesse campo com outros países.
Os agrônomos israelenses foram os pioneiros em biotecnologia agrícola, irrigação por gotejamento, solarização do solo e reciclagem de águas residuais industriais para uso agrícola. Esses avanços vêm sendo aplicados na fabricação de produtos comercializáveis, desde sementes e biopesticidas produzidos pela engenharia genética a plásticos fotodegradáveis e sistemas computadorizados para irrigação e fertilização.
A necessidade de utilizar ao máximo a pouca água existente, a terra árida e a força de trabalho limitada levou a uma verdadeira revolução dos métodos agrícolas. A busca por técnicas de economia de água estimulou o desenvolvimento de sistemas de irrigação controlados por computador, como o método do gotejamento, que dirige o fluxo da água diretamente à raiz da planta, ajudando agricultores no mundo todo. A pesquisa no campo do tratamento eletromagnético da água, para melhorar a saúde dos animais e a qualidade das colheitas também vem produzindo resultados promissores.
Computadores projetados e construídos em Israel são amplamente utilizados para a coordenação das atividades agrícolas diárias, como controlar a injeção de fertilizantes e simultaneamente monitorar os fatores ambientais relevantes; fornecer a ração da pecuária de acordo com as proporções testadas de custo/produtividade; e garantir o controle de temperatura e umidade na avicultura. Além disso, Israel desenvolve, fabrica e implementa diversos equipamentos agrícolas modernos para arar, semear, plantar, colher, recolher, separar e embalar.
A agricultura também se beneficia do desenvolvimento geral da pesquisa científica e da P&D, como no caso das culturas automatizadas de tecido vegetal, inseticidas biológicos, sementes resistentes a doenças e fertilizantes biológicos.