Khoa học - công nghệ đã và đang có vai trò quyết định trong việc tăng năng suất, sản lượng cây trồng, vật nuôi. Tuy nhiên, việc nghiên cứu, ứng dụng khoa học - công nghệ trong nông nghiệp vẫn là một "lỗ hổng" lớn, dẫn đến hàm lượng "chất xám" trong nông sản thấp; những nghiên cứu về gói kỹ thuật hạn chế; nghiên cứu về bảo quản, xử lý sau thu hoạch rất ít và tác động trong sản xuất chưa cao.
Một bất cập nữa là hệ thống nghiên cứu khoa học - công nghệ nông nghiệp gồm các viện, trường học, trung tâm khá hùng hậu, với đội ngũ cán bộ nghiên cứu gần 11.000 người, song vẫn thiếu nhà khoa học giỏi. Thứ trưởng Bộ NN&PTNT Lê Quốc Doanh cho biết, cán bộ khoa học có học hàm giáo sư, phó giáo sư phần lớn đã cao tuổi (trên 55 tuổi); tỷ lệ cán bộ khoa học có đủ năng lực chủ trì đề tài nghiên cứu đưa lại kết quả tốt còn thấp và sẽ bị hẫng hụt trong những năm trước mắt, trong khi việc tuyển dụng đang gặp khó khăn, vì chế độ đãi ngộ chưa tương xứng, điều kiện làm việc ở vùng nông thôn chưa cao... "Thị trường công nghệ chậm phát triển, các kết quả nghiên cứu được tạo ra khó giữ được bản quyền. Đối tượng sử dụng kết quả nghiên cứu là nông dân, người có thu nhập thấp, việc chuyển nhượng gặp khó khăn, kinh doanh trong nông nghiệp gặp rủi ro cao..., khó có điều kiện nâng cao thu nhập cho cán bộ khoa học" - ông Lê Quốc Doanh phân tích.
Ngoài ra, số lượng doanh nghiệp đầu tư trong nông nghiệp không đáng kể và phần lớn chỉ tập trung đầu tư cho các công đoạn thu hồi nhanh, lợi nhuận cao như thu gom, chế biến và xuất khẩu. Do vậy, liên kết "4 nhà" không được thực thi hiệu quả, sản xuất theo hợp đồng không triển khai được trên quy mô rộng, kể cả cánh đồng mẫu lớn hiện nay.
Muốn tăng thu nhập cho nông dân, việc nghiên cứu, ứng dụng khoa học - công nghệ vào sản xuất là yếu tố tiên quyết, nguyên Phó Thủ tướng Nguyễn Công Tạn cho rằng, tiêu chí quan trọng nhất về hiệu quả kinh tế của nông nghiệp được tính bằng doanh thu và tỷ suất lợi nhuận trên một đơn vị diện tích đất. Vì vậy, mục tiêu hướng tới với 18 triệu ha đất nông nghiệp, đất trồng rừng kinh tế và mặt nước nuôi trồng thủy sản trong 20 năm nữa, thu nhập phải tăng lên 100 triệu đồng/ha/năm và đến năm 2050 đạt trên 200 triệu đồng, bảo đảm mức thu lãi cho nông dân từ 20 đến 30% (hiện con số này mới đạt khoảng 50 triệu đồng/ha).
Để thực hiện thành công, yếu tố con người là cốt lõi. Theo các nhà khoa học, Nhà nước phải tạo điều kiện tốt cho công tác nghiên cứu như trao quyền tự chủ, tự chịu trách nhiệm cho các đơn vị khoa học công lập. Bởi, trên thực tế việc trao quyền tự chủ về tổ chức cán bộ, ký kết hợp đồng với cán bộ khoa học, giao tài sản, giao vốn cho các đơn vị, khoán đề tài... vẫn chưa được thực hiện. Về định hướng nghiên cứu, ứng dụng và phát triển, cần đầu tư nhiều hơn cho sản xuất rau, trái cây, hoa, thức ăn chăn nuôi…