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 experimentação, através de um sistema de extensão rural, sendo que os problemas são trazidos diretamente aos cientistas, para solucioná-los. 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, o que garante o 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 a 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 elevar o nível de seu rebanho, assim como compartilhar suas conquistas neste campo com outros países.
Os agrônomos israelenses foram os pioneiros em biotecnologia agrícola, irrigação por gotejamento, solarização (exposição ao sol) dos solos e na reciclagem de águas de esgosto para uso agrícola. Tais progressos vêm sendo aplicados na manufaturação de produtos comercializáveis, desde sementes e biopesticidas produzidos pela engenharia genética a plásticos foto-degradáveis e sistemas computadorizados para irrigação e fertilização.
A necessidade de utilizar ao máximo a pouca água existente, a terra árida e a mão-de-obra 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 dágua diretamente à raiz da planta. Outro resultado da intensa pesquisa é a utilização do enorme reservatório subterrâneo de água salobra do Neguev, para o cultivo de safras tais como tomates de primeira qualidade, destinados aos mercados europeus e americano, durante o inverno. A pesquisa no campo do tratamento eletro-magnético 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 ao mesmo tempo monitorizar fatores ambientais relevantes; fornecer a ração dos animais, composta de acordo com proporções testadas de custo/produtividade; e garantir o controle de temperatura e umidade do aviário. Além disso, Israel desenvolve, fabrica e implementa uma variedade de modernos equipamentos agrícolas para arar, semear, plantar, colher, recolher, separar e empacotar.
A agricultura também se beneficia do desenvolvimento geral da pesquisa científica e da P&D, como no caso das culturas automatizadas de tecido vegetal, dos inseticidas biológicos, das sementes com alta resistência a doenças e dos fertilizantes biológicos.