作为大元朝的开国之君，忽必烈深知粮食安全的重要性，因此在立国之初他拒绝了蒙古贵族提出的把天下都建成牧场的提议，还让在全国随意圈占耕地做牧场的贵族退草还耕。

在朝堂之上他设置了大司农，在地方又设置司农使，专门负责农业技术推广，为了加强管理，他还下令百姓以五十家为一社（一社即一个村子），由精通农业的人担任社长（村长），与之配套的是《农桑制十四条》，规定了村子成立的目的和义务，村社成立之后，又设置了农桑文册，来记录村社的耕作、生活、教育等方方面面情况（完全是草原上的管理模式），这一时期村一级组织更加完善，这也是现在自然村的雏形。

为了提高劳动效率，元朝创新和改良了农具，包括耧车、耧锄、辗、油榨、高转筒车、牛转翻车、水转翻车等，在我国唯一保存至今的官修农书《农桑辑要》（元朝编制的）中记录了20多种。

元朝不但在传统农业方面做出了继承和改进，同时也十分重视经济作物的种植，比如棉花，棉花最早出现在我国新疆，种植规模也比较小，到了元朝，在官方的大力推广下，棉花种植遍布大江南北，产量有了极大的提高，为此朝廷专门设立了木棉提举司，棉花的大面积种植促进了纺织业的发展。

元初，出现了我国历史上另一位伟大的女性黄道婆，她对纺织技术进了改革，形成了一整套的扦（缝衣服的针）、弹（椎弓，弹棉花的工具）、纺（脚踏纺车）、织（脚踏织布机）工具，极大提高了纺织效率，也正是从元朝开始我们的祖先才逐渐穿上了物美价廉的棉制衣（元朝之前的布衣受限于原材料，价值不菲，一般人根本穿不起，所以一件衣服穿几年很正常），一直延续到现在。

同时元朝也十分重视经济林的种植，嫁接技术也十分发达。《农桑制十四条》明确规定农民必须要种植桑树、枣树、榆柳、果树等，并推广嫁接技术，这么做的目的却是为了防灾。这些树不但果子可以售卖增加百姓收入和朝廷税收，在灾年，还可以果腹，最重要的是，这些树的树皮大多也可以被人直接食用和消化。

农林业的兴盛，必然促进水利工程的进步，1270年，忽必烈下令：“诸路开浚水利。”正是在他的推动下，元朝使我国水利工程的修建达到了顶峰，史称：野无旷土，栽植之利遍天下，说的就是当时农林业兴盛的场景，连一块闲置土地都没有。

同时忽必烈还听从汪德臣的建议，大规模推行屯田制度，以减轻百姓的徭役、运输负担，后来，忽必烈还将屯田推广到了漠北、西域、东北，为维护大一统做出了巨大的贡献。