土地资源是传统农业的载体和关键。但人口数量的持续上升、土地资源的匮乏、极端化气候情况的频现，已然使传统农业的快速发展至一个“瓶颈期”。因而，相关专家提出了垂直农业、植物工厂的定义，也就是借助先进的栽种技术，把农业朝上延展，而不是向外拓展。这源自于对植物生长机制的理解和应用——我们知道，植物生长靠阳光，它们借助自然光展开光合作用，把空气中的CO2和水转化成葡萄糖、淀粉等物质，如此一来就可以发育、长大，直至开花结果，培育后代。
垂直农业借助的就是这个机理，即在适当的因素下，只需给植物充裕的光和必不可少的营养，就可以完成植物的室内种植——把农作物“种”到半空去，把一栋栋高楼变为一座座农场，用生产车间培育的方法来培育粮食和瓜果，甚至是鸡鸭鱼。这类植物产品培育的工厂化农业体系，即是“植物工厂”。
植物工厂是对光、温、湿、CO2及营养等生长环境因素智能化把控的植物高效率可靠生产系统。现阶段，植物工厂是设施农业快速发展的重要阶段，被看作农业产业化范畴的“活力股”和“潜力股”，象征着将来农业的发展前景。研究发现，只需对生长环境展开把控，就可以对作物生长周期展开调节。借助提升光照、调整“光配方”、改进营养液成分等，就可以完成对植物生长周期和生长状况的把控。