植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统，是利用智能计算机和电子传感系统对植物生长的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物的生长发育不受或很少受自然条件制约的省力型生产方式。
据中研产业研究院《2024-2029年中国植物工厂行业市场深度调研及投资策略预测报告》分析：
植物工厂是现代设施农业发展的高级阶段，是一种高投入、高技术、精装备的生产体系，集生物技术、工程技术和软硬件系统技术于一体，使农业生产从自然生态束缚中脱离出来，按计划周年不间断进行植物产品生产的工厂化农业系统，是农业产业化进程中吸收应用高新技术成果最具活力和潜力的领域之一，代表着未来农业的发展方向。2009年9月7日，国内第一例以智能控制为核心的植物工厂研发成功，并在长春农博园投入运行，该植物工厂是国内首个科学研究型的植物工厂。2016年6月，中国科学院植物研究所和福建三安集团合资成立的福建省中科生物股份有限公司(中科三安)在福建泉州建成了世界上单体面积最大(10000平方米)的全人工光型植物工厂，这也是我国第一个可以商业化运营的大型植物工厂，开创了我国“光生物产业”的先河。2017年8月，中科三安又成功实现了我国首栋5000平米大型中药材全人工光植物工厂的产业化运营，其金线莲的年产量与福建省金线莲年产最高的南靖县产量相当。
植物工厂技术的突破将会解决人类发展面临的诸多瓶颈，甚至可以实现在荒漠、戈壁、海岛、水面等非可耕地，以及在城市的摩天大楼里进行正常生产。利用取之不尽的太阳能和其它各种清洁能源，加上一定的种子、水源和矿质营养，就可源源不断地为人类生产所需要的农产品。因此被认为是21世纪解决粮食安全、人口、资源、环境问题的重要途径，也是未来航天工程、月球和其他星球探索过程中实现食物自给的重要手段。
植物工厂种植环境相对封闭，病虫害防治压力较低，无土栽培生产的食物，高度洁净、安全无污染，因此“植物工厂”中出产的农作物在品质、口感和安全性上也更有优势。植物工厂既能拓展城市农业功能，又可在戈壁、沙漠、盐碱地等非耕地上建设，有助于缓解我国农业资源的瓶颈约束，可为保障居民“菜篮子”提供重要助力，在促进农业增效、农民增收方面发挥更大作用。
植物工厂并非全新概念，过去主要用于解决极端环境下的种菜难题，随着技术的发展，这种技术逐渐走进大众视野，在很多地方得以应用。例如，长三角地区重要的蔬菜产地江苏南京浦口区桥林街道双庙村里高约8米，占地4488平方米的“植物工厂”，采用水培和密集种植，蔬菜在大田种植2个月的生长周期在这里仅需20多天，同等面积的产量比大田种植提高了50多倍。近年来，河北省承德县石灰窑镇引进“蔬菜工厂”项目，应用无土栽培、节水浇灌等技术，打造现代农业示范园区，实现各类蔬菜全年无间断生产，助力乡村振兴。