Cơ sở khoa học của phương thức sản xuất nông nghiệp hữu cơ là đưa quá trình sản xuất theo chu trình sinh học tự nhiên, trong đó các yếu tố tự nhiên sẵn có được sử dụng tối đa, các yếu tố nhân tạo (phân bón vô cơ dễ tan, thuốc hóa học bảo vệ thực vật, chất kích thích sinh trưởng có nguồn gốc vô cơ, thức ăn chăn nuôi giàu chất kích thích…) được hạn chế tối đa hoặc loại bỏ hẳn.
Đối tượng của sản xuất nông nghiệp là các cơ thể sinh vật sống trong tự nhiên. Các cơ thể sống ấy có quan hệ với nhau trong một không gian nhất định để tạo ra một quần thể. Vì vậy nông nghiệp hữu cơ là đƣa quá trình sản xuất đi theo hướng phát triển các mối quan hệ tương tác ấy.
Trong nông nghiệp hữu cơ, mối quan hệ giữa con người, đất đai, cây trồng và vật nuôi được khai thác tối đa. Đây là mối quan hệ hữu cơ và nhân quả, vì vậy mỗi một đối tượng đều được tôn trọng và phát huy hết tiềm năng tự nhiên sẵn có của nó.
Nguyên tắc cơ bản của canh tác hữu cơ được liệt kê dưới đây (Đây là những nguyên tắc do IFOAM đưa ra năm 1992):
- Sản xuất thực phẩm có chất lượng dinh dưỡng cao, đủ số lượng.
- Phối hợp một cách xây dựng và theo hướng củng cố cuộc sống giữa tất cả các chu kỳ và hệ thống tự nhiên.
- Khuyến khích và thúc đẩy chu trình sinh học trong hệ thống canh tác, bao gồm vi sinh vật, quần thể động thực vật trong đất, cây trồng và vật nuôi.
- Duy trì và tăng độ phì nhiêu của đất trồng về mặt dài hạn.
- Sử dụng càng nhiều càng tốt các nguồn tái sinh trong hệ thống nông nghiệp có tổ chức ở địa phương.
- Làm việc càng nhiều càng tốt trong một hệ thống khép kín đối với các yếu tố dinh dưỡng và chất hữu cơ.
- Làm việc càng nhiều càng tốt với các nguyên vật liệu, các chất có thể tái sử dụng hoặc tái sinh, hoặc ở trong trang trại hoặc là ở nơi khác.
- Cung cấp cho tất cả các con vật nuôi trong trang trại những điều kiện cho phép chúng thực hiện những bản năng bẩm sinh của chúng.
- Giảm đến mức tối thiểu các loại ô nhiễm do kết quả của sản xuất nông nghiệp gây ra.
- Duy trì sự đa dạng hóa gen trong hệ thống nông nghiệp hữu cơ và khu vực xung quanh nó, bao gồm cả việc bảo vệ thực vật và nơi cư ngụ của cuộc sống thiên nhiên hoang dã.
- Cho phép người sản xuất nông nghiệp có một cuộc sống theo Công ước Nhân quyền của Liên hiệp quốc, trang trải được những nhu cầu cơ bản của họ, có được một khoản thu nhập thích đáng và sự hài lòng từ công việc của họ, bao gồm cả môi trường làm việc an toàn.
- Quan tâm đến tác động sinh thái và xã hội rộng hơn của hệ thống canh tác hữu cơ.
Để minh họa thêm cho nguyên tắc trên, Neuerburg W. và S. Padel (1992) đã đưa ra chu trình khép kín trong sản xuất nông nghiệp hữu cơ:
