Per poter crescere, le piante ricavano dal terreno le sostanze nutritive come l'azoto, il fosforo e il potassio, che molte volte scarseggiano a causa di un eccessivo sfruttamento del suolo. Anticamente si usava alternare le coltivazioni con piante che arricchivano il terreno e lo preparavano per la coltivazione di altre (rotazione delle colture); oggi questa tecnica non è più sufficiente a sostenere i ritmi di produzione: si ricorre perciò all'uso di fertilizzanti artificiali per aumentare la fertilità del terreno e di concimi naturali per usi più limitati. I fertilizzanti possono essere naturali, come lo stallatico, il guano e la farina di pesce, o artificiali. I fertilizzanti artificiali sono diventati indispensabili per l'agricoltura moderna, ma il loro uso prolungato impoverisce il suolo. I problemi derivanti dall'uso di questi sono l'eutrofizzazione e una minore qualità dei prodotti. Ad esempio, una eccessiva quantità di sostanze nutritive può provocare un aumento di acqua nelle patate, o addirittura effetti tossici sull'uomo.