Trong nội ngành Nông nghiệp, giá trị sản xuất của ngành trồng trọt chiếm tỷ lệ cao đạt 4.903,05 tỷ đồng (bằng 53,02%). Giá trị sản xuất cây lương thực (lúa, ngô) hiện chiếm 42,8% giá trị lĩnh vực trồng trọt; giá trị sản phẩm thu được trên 1ha đất trồng trọt; ước năm 2015 là 84 triệu đồng/ha.
Diện tích gieo trồng cây lương thực toàn tỉnh bình quân là 91 nghìn ha/năm, trong đó diện tích gieo cấy lúa 2 vụ là 72 nghìn ha, ngô 19 nghìn ha/năm. Năng suất lúa bình quân đạt 51,3 tạ/ha. Sản lượng lương thực có hạt tăng hằng năm, đáp ứng nhu cầu lương thực và phát triển chăn nuôi. Tỷ lệ giống lúa mới có năng suất, chất lượng cao đạt khoảng 30%. Mặc dù quy mô diện tích gieo trồng lớn song giá trị gia tăng và hiệu quả kinh tế thu được thấp hơn nhiều so với các loại cây trồng khác như chè, cây ăn quả, rau đậu. Sản xuất chè ở Thái Nguyên chủ yếu theo quy mô hộ, bình quân 0,2ha/hộ. Diện tích chè toàn tỉnh có gần 21 nghìn ha, trong đó diện tích sản xuất nguyên liệu chè xanh chiếm gần 90% diện tích; năng suất đạt gần 11 tấn chè búp tươi/ha, sản lượng gần 193 nghìn tấn. Các địa phương có thế mạnh về cây chè là: Đại Từ, Phú Lương, Đồng Hỷ, Định Hóa, T.X Phổ Yên, T.P Thái Nguyên. Chất lượng giá trị sản phẩm chè xanh tỉnh Thái Nguyên không ngừng tăng, góp phần mang lại hiệu quả kinh tế cao. Diện tích rau, đậu các loại trên 12,7 nghìn ha, sản lượng 183,4 nghìn tấn; 17 nghìn ha cây ăn quả các loại. Tuy chỉ có ít diện tích song rau đậu, hoa cây cảnh hiện chiếm 20,7% giá trị sản xuất ngành trồng trọt. Những địa phương có thế mạnh sản xuất rau màu là Phú Bình, Phổ Yên, Đại Từ, Đồng Hỷ.
Việc ứng dụng khoa học công nghệ trong sản xuất, chế biến sản phẩm nông nghiệp cũng được chú trọng. Đã có nhiều giống cây lương thực và rau màu, đặc biệt là cây chè có năng suất, chất lượng cao với quy trình kỹ thuật tiên tiên được ứng dụng vào sản xuất. Đối với giống cây lương thực, ngành Nông nghiệp đã lựa chọn và chuyển giao các giống lúa có năng suất, chất lượng và tỷ lệ rụng hạt thấp trong quá trình sản xuất như giống lúa thuần Thiên ưu 8, năng suất đạt 7 tấn/ha; giống lúa lai BT-E1 năm 2014 triển khai 2.500ha, vụ xuân 2015 là 600ha, chủ yếu thay thế giống Khang dân 18 và U17; sử dụng giống ngô biến đổi gen NK 4300 BT/GT và giống NK66 BT/GT quy mô 1,5ha; giống ngô biến đổi gen DK 6818S và 6919S tại huyện Võ Nhai. Các giống ngô biến đổi gen kháng thuốc trừ cỏ, kháng sâu đục thân đục bắp, sâu khoang, cho năng suất từ 8 đến 10 tấn/ha... Đối với cây chè, ngành cũng đã thực hiện tốt chính sách hỗ trợ các mô hình ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật, đặc biệt là hỗ trợ thay thế giống chè, chuyển đổi giống chè theo hướng nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm; hỗ trợ xây dựng mô hình sản xuất chè an toàn, tập huấn kỹ thuật theo quy trình VietGAP.
Nhìn chung, việc phân bố cây trồng trên địa bàn tỉnh hiện nay khá phù hợp và phát huy được lợi thế của từng vùng. Trong lĩnh vực trồng trọt, ngành đã xác định cây chè là cây trồng chủ lực có thế mạnh của tỉnh, được ưu tiên đầu tư nhằm nâng cao chất lượng, sức cạnh tranh và giá trị gia tăng sản phẩm; ưu tiên lựa chọn khâu chế biến, tiêu thụ sản phẩm, chú trọng phát triển vùng nguyên liệu chè búp tươi chất lượng cao, an toàn thực phẩm, đáp ứng yêu cầu chế biến chè chất lượng cao. Những năm tiếp theo, trên cơ sơ thế mạnh của từng địa phương, thực hiện quy hoạch vùng sản xuất hàng hóa tập trung đối với sản phẩm thế mạnh gắn với chế biến và tiêu thụ sản phẩm; đầu tư hạ tầng giao thông, thủy lợi nội đồng phục vụ nhu cầu sản xuất; đẩy mạnh ứng dụng khoa học công nghệ trong sản xuất, chế biến sản phẩm. Cùng với đó là chuyển đổi cơ cấu giống cây trồng theo hướng tăng tỷ lệ sử dụng giống mới có tính thích ứng rộng, năng suất, giá trị kinh tế cao. Chuyển dịch cơ cấu thời vụ theo hướng có lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng; đẩy mạnh ứng dụng, sử dụng phân bón hữu cơ, vi sinh, chế phẩm sinh học trong như SRI, ba giảm, ba tăng, IPM trong phòng trừ dịch hại tổng hợp, quy trình thực hành sản xuất nông nghiệp tốt; đẩy mạnh cơ giới hóa, tự động hóa các khâu làm đất, thu hoạch, chế biến, bảo quản sản phẩm; phát triển công nghệ tưới tiết kiệm, hiệu quả, công nghệ xử lý môi trường sản xuất, chế biến sản phẩm. Tổ chức lại công tác bảo vệ thực vật nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm chè, rau quả. Cùng với đó là đẩy mạnh phát triển mô hình kinh tế tập thể, phát triển hình thức tổ chức sản xuất theo chuỗi giá trị, liên kết, chế biến - tiêu thụ sản phẩm đối với các sản phẩm chè, rau, quả…
