进入21世纪之后，精准农业技术及生产模式已经逐渐成熟，在不同的国家形成了不同的发展特色，但整体而言，精准农业所体现的低投入、高产出、污染少等优点，是农业可持续性发展的方向。
根据目前世界各国农业经济发展水平的差异，精准农业发展模式也各不相同，有发达国家的高级精准农业，有新型工业化特色精准农业，还有发展中国家、欠发达国家的初级精准农业。
美国的高级精准农业发展模式
美国是世界上最早研究与应用精准农业技术的国家，在20世纪90年代中期，美国就进行了土壤结构密度传感技术、土壤传导性技术、电磁感应技术等农业工程领域的研究，这些技术现在已经陆续在农业生产中使用，对土壤元素测定、农作物产量监测、施肥变量反应等耕作技术起到实质性推动。
美国精准农业发展模式其核心是技术层面，将现代化的信息技术、农业技术与工程技术进行了有机的结合，体现了精准农业所要求的时间与空间差异，在此基础上，通过农田地理信息系统提供的地理信息确定作物的最佳生产模型，决定依据不同作物的差异，采用卫星定位，智能机械，智能施肥、灌溉、喷洒农药等，最大限度地优化各项农业投入，同时也保护了农业生态环境及土地资源。
美国的精准农业追求的不是集约化时代下的高产，而是强调单位面积的投入与产出的最佳比例，强调效益，因此，更加注重农业投入、农业产出、生态环境以及精准技术等不同要素的互动，互动的结果决定了效益。其效益主要体现在两个方面，一是通过减少投入来提高农作物的产量与品质，二是保护生态环境，减少农业耕种中化学物质滥用造成的环境污染。
技术系统
美国的精准农业领先于世界，技术非常成熟，已经建成了完善的现代农业管理系统。一种高级的精准农业发展模式，在其技术层面上，核心的部分主要是3s技术（全球定位系统、遥感技术、地理信息系统），另外，决策支持系统、专家系统与智能设备控制系统也很重要。
发展实践
1993年，美国首次进行精准农业耕种技术试验，取得了较好的成效。当年用全球定位系统指导施肥的农场，其产量比传统施肥提供了15％，并且在化肥使用总量上减少了。
1995年，美国有5.1%的农场不同程度应用了精准农业技术，1996年美国农业部的统计显示，在小麦生产中使用了监视器技术的农田增长率为6％左右。2000年，在玉米及大豆种植中，使用精准农业技术的农场达到了1／3。从2002年开始，遥感技术、智能机械系统、计算机网络系统在美国农业耕作中得到了广泛的运用。
2010年之后，精准农业技术与物联网相结合，掀起了美国精准农业技术的新浪潮，2013年年底，美国农业部发布的数据显示，美国年生产总值100万美元以上的农场精准农业技术的使用率达到了93％，50万～100万美元的农场精准农业技术使用率85％左右，一些小型农场也开始推广普及精准农业技术。
美国精准农业技术目前最具有代表性的系统是约翰迪尔公司在2012年推出的“绿色之星”精准农业系统和凯斯公司2013年年初推出的新一代“先进农业”精准农业系统。这两个精准农业技术系统在美国得到了较为广泛的应用，是美国精准农业技术系统的集大成者。“绿色之星”精准农业系统是基于全球定位系统与地理信息系统的基础，结合了物联网技术发展而成的新型精准农业系统，适合大中规模的机械化生产的农场使用，其在大农场中的市场占有率达到了65％以上。凯斯“先进农业”精准农业系统是凯斯公司在1996年第一代精准农业系统基础上推出的新产品，其在北美洲及澳大利亚得到了广泛的运用，比较适合种植水稻、玉米、大豆和小麦等作物。
以色列特色精准农业发展模式
以色列是一个自然环境较为恶劣的国家，国土面积2.5万km2，沙漠就占去了60％以上，可耕地面积占国土面积的20％左右。大部分国土是沙漠地带，导致了以色列淡水资源极为匮乏，人均可利用的淡水资源只有世界平均水平的1／33。但是，面对如此恶劣的自然环境，以色列的农业却很发达。
1996年以来，其农业总产值连年增长，年增长率保持在17％左右，其农业人口只占总人口的3％左右，但以色列的粮食已经完全实现了自给自足。2000年以后，其农产品大量出口到欧洲，以色列的农业创造了“沙漠奇迹”。其精准农业技术水平足可以与美国并驾齐驱，但有着自己的特色。
发达的自动化温室控制技术
在20世纪70年代之前，以色列的农产品还是大量依靠进口，其后，以色列依据本国的自然资源条件，调整了农作物种植结构，减少了对土地资源要求高的粮食作物种植，积极发展温室技术，改种产值高的花卉、蔬菜及水果，大大改善了其农业生产状况。
以色列的温室技术从20世纪70年代至今，完全实现了智能化与自动化，一个温室大约4000平米，从播种开始到收获，全过程电脑控制，基本上不需要人力，而且将滴灌技术引入温室系统，进一步提高了花卉、蔬菜等农作物的产量。截至2012年年底，以色列的温室花卉种植面积约2000平米，但其产品90％以上用来出口，以较小的产出获取了较大的收益。
先进的节水灌溉技术
以色列大部分地区干旱少雨，土地贫瘠，提高水资源的利用率是以色列解决农业发展的最大问题，因此，节水技术研究一直是以色列农业科学中最显要的课题。从20世纪50年代开始，以色列政府大规模进行水利建设，将北部水源引入到沙漠纵深，将地下水抽取连成全国网络，在此基础上积极发展节水灌溉技术。滴灌与喷灌是以色列的节水灌溉技术的主要形式，发展到今天，已经是第七代技术，广泛运用于温室、沙漠地带、绿化带等区域，由于其全国的地下水已经形成了联网，建立节水灌溉设施相对比较容易。
精确化的育种开发技术及水肥一体化技术
以色列十分重视农作物育种技术的开发与改变，依据市场的需求，不断开发高效无公害及抗病虫害农作物种子，利用生物工程技术开发的新品种能够降低对农药和化肥的依赖，保证能在自然状态下生长，其良种开发技术位居世界前列。
以色列在节水灌溉技术发展的同时，还开发出水肥一体化技术，灌溉与施肥同时进行，这种精准技术是建立在对土壤品质及作物生长过程的监测之上，实现了节水、灌溉与平衡施肥的统一化。
越南的初级精准农业发展模式
越南的水稻种植、毛里求斯的甘蔗种植、非洲东部的茶叶种植以及中东的椰枣、东南亚的油椰子等作物种植具有一些共同的特点，即是由人工劳作代替机械化作业，从育种到最后的收获，全程用人工记录土壤、作物生长过程、施肥量、喷洒农药等，这些劳作过程凭借的是种植者的丰富经验而完成，完全不用机械与仪器，但最后能生产出高品质的绿色农产品。
通过劳动力的优势来弥补其科技的落后，在一定规模的区域内仍然可以从事小农经营的精准农业种植方式。这种精准农业为人力资源型精准农业，也为发展中国家和欠发达国家精准农业的发展提供了一种可借鉴的模式。
