尽管中国的现代农业建设以取得初步的成效，但与发达国家相比较还有较大的差距，中国发展现代农业面临如下难题。
1. 现代农业发展受自然环境和资源条件的制约
中国人多地少，耕地资源严重不足，作为世界上40多个缺水国之一，依然有不少地方农业的发展主要是靠过量开发利用水资源换来的。随着工业化和城市化的推进，经济发展和水土流失加快，耕地面积一直呈锐减趋势，耕地质量的减退，以及建筑业对耕地的掠夺，极大地影响现代农业发展；淡水资源总体短缺，时空分布不均，不少地方超量开采地下水，缺水将成为制约许多地区农业发展的瓶颈；农业生态环境整体恶化的局面没有改变，台风、酷暑和严寒等极端气候现象发生的概率增加，区域性、季节性的干旱、洪涝灾害交替出现并有加剧的迹象。
2. 农业基础设施和物质装备水平低
总体而言，农业基础设施薄弱、物质技术装备水平低，抗灾减灾的能力不强仍是一个突出问题。近年来，随着农业结构调整和产业化经营的深入推进，农业基础设施建设和物质技术装备水平低的问题，已经由农业生产环节转向农业产前、产后环节。中国很多水利设施，不仅多年来没有新的发展，而且不断老化失修。如在许多农业主产区，农业水利设施建设欠账多，许多水库不能灌溉。每遇严重灾害，单产和总产都要下降。农业产前、产后基础设施建设滞后和物质技术装备水平低，还加剧了农产品价格波动的风险和拓展农产品市场的风险，导致农民来自于农业的收入容易出现较大波动。
3. 农业生产成本持续升高
现代生产要素越来越广泛地渗透到农业生产领域，农业外部成本如物质和服务费用支出增长加快、份额提高。随着工业化、城镇化的推进，一方面导致土地要素价格上升，另一方面也带来农村人口和劳动力结构的变化。农业土地、劳动力要素价格上升，农业生产高成本，对农业的影响是深刻的。一方面，高成本导致粮食和农业比较效益下降，种粮口粮化、农业副业化、农民兼业化趋势越来越明显，粮食和农业安全面临的考验越来越严峻。如果没有有力的政策举措和机制创新，粮食和农业生产萎缩的风险是存在的。另一方面，农业经营的高成本也将促使农业生产方式转变和农业政策调整。
4. 农业科技进步难以满足农业发展的现实需要
中国农业科技进步对农业生产做出了巨大贡献。但我国对农业科技的投入不足，科技人员数量不多，科技成果的转化和推广力度不够，这些都制约着农业现代化前进的步伐。目前的农业科技依然落后于实际需要，主要表现为，一是农业自主研发能力不强，农业科技推广、应用落后于农业科学研究，许多农业科研成果还没有转化为现实生产力。二是农业科技人员少，组织机构不健全。全国有约1/3的乡镇、3/4的村尚未建立基层农业技术推广组织。。三是基层农业科技人员的工作条件差、待遇低、活动经费少，影响了农业科技工作者的积极性和队伍的稳定性。四是农民接受和运用科技成果能力较低。
5. 农业生产规模狭小，劳动生产率低
工业化和城市化的快速推进使农业资源利用的空间缩小，加之农业自身的粗放式经营，小规模的农户分散经营方式不仅生产和交易成本高，影响劳动力及农业固定资产的充分利用，而且也制约了农业机械化、专业化和现代农业生产技术的推广和使用，致使我国农业的劳动生产率远低于发达国家。
6. 政府对农业的投入有待继续增加
长期以来，我国非常重视农业的发展，但对农业科技投入却长期不足，导致农业科技装备落后，劳动生产率较低，农业科技水平与世界发达国家相比仍有较大差距。这也是我国农业科技始终在低水平徘徊，农产品缺乏国际竞争力的主要原因。近年来，中国财政用于农业的支出虽然在年投入量上呈现增加趋势，但是在农业农村资金投入落实中仍存在如下问题：一是农业农村资金投入不足，农业发展资金短缺情况仍未改变。二是资金投入结构不合理，对制约农业发展薄弱环节的支持力度不够。如，农业生产资料综合直接补贴，补贴标准低，不足以抵消弄生产资料价格的上涨。三是资金投入管理分散，资金使用效率不高。
7. 农民素质整体低，从事农业生产的人力资源不足
中国农村教育发展滞后。2009年，中国农村人口71288万人，占总人口的53.41%，数量大，受教育程度却相对较低。统计资料显示，2008年，不识字或识字很少的占6.1%，小学文化程度占52.8%，初中文化程度占52.8%，高中文化程度占11.4%，中专占2.7%，大专及以上占1.7%。因为农业生产条件和收入与外出打工的工作条件和收入无法比拟，所以当前中国农村一些有知识、有技术的青壮年劳动力纷纷外出打工经商，向非农产业转移，中国很多地区的农民是老弱妇孺在从事农业生产。因此，真正从事农业生产的农民整体素质比我们想象的还要低。这些农民对农业高新技术的接受能力非常低，中国农村劳动力科技文化素质的低下对中国建设现代农业造成很大的阻碍。