1260年，忽必烈即位不久，就设立了十路宣抚司，命令十路宣抚司注意农业的丰歉，并挑选通晓农业生产知识的人当劝农官，掌握旱涝虫情，领导督促农业生 产。1261年，忽必烈又设立了劝农司，令汉人姚枢为大司农，以崔斌等八人为劝农使，分头到各地去考察农业的生产情况，招集流民散勇，返回家乡，从事农 桑。
1270年，又设立司农司，专掌农桑水利。同年又改司农司为大司农司。至元七年（1270年）十一月，忽必烈下诏改劝农司为大司 农司，增加官员，到全国各地巡视慰问经过战争灾难的地区。命御史中丞孛罗兼劝农卿。丞相安童认为，孛罗是朝内重臣，兼大司农卿，有些大材小用。就上书给忽 必烈，认为孛罗不合适。
忽必烈看了安童的奏折后，说：“管理农桑水利，这事非同小可！国家以人民为本，人民以衣食为本，衣食以农桑为 本。我深感农业丰歉对治国安邦至关重要。只有派重臣管理，才能引起朝野上下的重视，不至于轻农桑、缀耕织，造成国穷民困！我是经过仔细考虑，才决定让孛罗 总领大司农司的！”安童听了，心悦诚服。大司农司主要管理农桑水利事宜，并考察地方官的勤惰，申报提升在农业管理上有成绩的地方官，处治那些荒废农桑的官 吏。
大司农司成立后，为了促进农业的发展。推广先进的耕作技术，忽必烈下诏书，专门组织人力，编写了一部适合当时农业生产的书籍《农 桑辑要》。这部书成于1273年，是从古代农书中选择有实用价值的东西，再加上当时一些有成效的农桑种植经验编纂而成的。这本书对指导当时农业的生产，起 了很重要的作用。1288年，又于江南设立行大司农司及营田司，大力提倡耕垦。这些机构在元初曾起过一定的积极作用。
成立村社。先是 北方民间有“锄社”的互助组织，“以十家为率，先锄一家之田，本家供其饮食，其余次之，旬日之间，各家田皆锄治”，“间有病患之家，共力锄之，故无荒秽， 岁皆丰熟”。1270年，元朝政府又下令在北方汉地立社，凡五十家立一社，择高年晓农事者一人为社长。社长的职责是督促农民及时耕作、开垦荒田、修治河 渠、经营副业等。凡种田者必立一牌于田侧，上书某社某人，以便社长随时稽查。这种村社制度以后遍行南北各地，在组织督导生产上起了积极的作用。农业生产的 发展由于上述种种措施，再加上人民努力耕织，农业生产得到恢复与发展。元世祖忽必烈时，北方的农业生产便日益恢复，“民间垦辟种艺之业，增前数倍。”
元朝建立后，在各行省大兴屯田，分为军屯和民屯两种。据1308年的统计，全国屯田有一百二十余所，垦田面积约在二十万顷以上。又元初在中央设都水监， 在各地设河渠司，专以兴举水利、修理河堤为务。大致前代的水利工程，在元朝都陆续得到了修复。如陕西三白渠工程得到修复，到元朝后期仍可灌田七万余顷。浙 江捍海塘工程得到修复，使大量农田免于水患。在元代，江南地区已普遍种植棉花，而且棉花产量不断提高。至元二十六年（1289年），元世祖忽必烈设置浙 东、江东、江西、湖广、福建木棉提举司，每年向民间征收木棉布十万匹。元成宗元贞二年（1296年），又规定江南夏税折征木棉、布绢等物。这些都说明江南 植棉业的发达。后来，江南的植棉技术逐渐传到北方，棉花已在全国广泛种植了。由于棉花广为种植，所以元代官修农书《农桑辑要》及王祯《农书》都专门写了植 棉的方法。
元朝政府掌握的入口数字不断增长。蒙古灭金得中原州郡后，太宗七年（1235年），下诏登记民户，凡燕京、顺天等三十六 路，有户八十七万三千七百八十一，口四百七十五万四千九百七十五。宪宗二年（1252年），又登记民户，增户三十余万。世祖至元七年（1270年），又登 记民户，增户三十余万。元朝灭宋统一全国后，至元二十七年（1290年），又登记民户，得户一千一百八十四万零八百有余，于是南北方民户总书于册者一千三 百一十九万六千二百零六，口五千八百八十三万四千七百一十一，而山泽溪洞之民不在此数之内。历代封建经济达到繁荣时期，封建政府就能掌握到五六千万入口之 数，元朝政府掌握入口五千八百余万，说明元代农业已有相当的恢复和发展。
由于农业生产的需要，水利建设也就引起了忽必烈的重视。
1261年，忽必烈就命令杨瑞，招募民工，督领开渠治河，从太行山下沁口古迹盘，开凿分水渠口，引沁水东流，经古朱沟流入黄河。这条大水渠可灌既济源、 河内冷河南沁阳、河阳（今河南孟县）、温县、武陟等五县土地三千多顷。因收益比较广，所以就叫广济渠。1262年，忽必烈急切需要懂水利的专家，张文谦就 向忽必烈推荐了郭守敬。一天，忽必烈从大都往上都去。经过积水潭，看到运河中大小船只来往不断，运输繁忙，非常高兴，就把这段运河叫通惠渠。郭守敬是河北 省邢台人。他的祖父郭荣是位精通数学和水利的人，对少年时代的郭守敬影响很大。郭守敬十几岁时，就跟他爷爷的好朋友刘秉忠学习。刘秉忠通晓天文地理，精于 术数，是当时很有名的学者。他与张文谦都很受忽必烈的重用。
忽必烈召见了郭守敬，询问水利方面的问题。郭守敬提出了兴修水利当时应急 待解决的六件事，很得忽必烈的赏识，命他提举诸路河渠。后来，又加授银符、任命为副河渠使。至元二年（1264年），郭守敬随张文谦到西夏（今甘肃宁夏 县）视察水利，修复了唐来渠和议延渠。第二年，忽必烈就任命他为都水少监，使他专心致力于水利建设。
至元十八年（1281年），忽必烈为了解决运输灌溉问题，下令修通隋炀帝刚开凿的大运河。首先开通了从潮水到波水一段。接着，又修通了自东昌路须城县的安山，经过寿张县到临清进入御河的一段，这段叫通会河。
至元二十九年（1292年），都水监郭守敬建议开通从昌平县白浮村开始，穿过大都，东至通州，与白河沟通的工程。郭守敬还画出了详尽的施工图。
忽必烈看后，异常高兴地。至元三十年（1293年），这段工程竣工。至此，纵贯南北的大运河沟通了。一天，忽必烈从大都往上都去。经过积水潭，见运河中大小船只来往不断，运输繁忙，非常高兴，就把这段运河叫通惠渠。
