Впервые понятие о системе земледелия появилось со времени развития научной агрономии. В конце XVIII в. русскими учеными-агрономами А. Т. Болотовым и И. М. Комовым были предприняты попытки дать определение и обоснование системы земледелия применительно к условиям нашей страны. Они различали системы земледелия по способу восстановления плодородия почвы (залежь, лесная поросль, пар) и по соотношению посевов зерновых и кормовых культур, обеспечивающему развитие хлебопашества и скотоводства. При этом обращали внимание на исключительно большую роль правильного сочетания земледелия с животноводством в совершенствовании всего земледелия.
В дореформенный период (до 1861 г.) все ученые рассматривали систему земледелия как способ разведения культурных растений с целью получения прибыли и называли ее системой полеводства, или системой хлебопашества. В пореформенный период А. П. Людоговский, А. В. Советов, И. А. Стебут, А. С. Ермолов и другие ученые различали системы земледелия по соотношению земельных угодий (луга и пашни) и групп сельскохозяйственных культур, а также по способу поддержания и повышения плодородия почвы. А. В. Советовым дано первое определение системы земледелия как формы землевозделывания.
В процессе развития земледелия, отмечал А. В. Советов, эти формы изменяются сообразно с развитием страны. Он впервые разработал классификацию систем земледелия, показал их историческое развитие и в понятие систем земледелия ввел социально-экономическое содержание.
В советский период учение о системах земледелия получило дальнейшее развитие в трудах В. Р. Вильямса, Д. Н. Прянишникова, А. И. Бараева и других ученых.
Д. Н. Прянишников под системой земледелия понимал способ использования земли определенными культурами (зерновыми, кормовыми, техническими и др.) в зависимости от соотношения их посевов и системы хозяйства. В его работах всесторонне развиты агрохимические стороны воспроизводства плодородия почв.
В. Р. Вильямс сузил понятие системы земледелия. Единственным признаком системы земледелия он считал восстановление почвенного плодородия (обогащение гумусом и связанным азотом, оструктуривание) путем травосеяния во всех зонах страны. Им, по существу, впервые сделана попытка сформулировать положение о расширенном воспроизводстве плодородия почвы. По В. Р. Вильямсу, интегральным фактором плодородия пахотной почвы служит ее структура. Только на структурной почве считалось возможным получать устойчиво высокие урожаи. Это стало причиной ряда грубых ошибок, допущенных при разработке и внедрении травопольной системы земледелия.