农业的出现，是一个复杂的社会现象，对于史前人类来说，在没有掌握足够多的资源之前，根本无法“发明”出有效的农业生产方式。而促使农业出现的前置条件，可归结为三大要素，即经由采集积累的生物知识；由工具升级导致的集约化生产；由特殊环境造就的丰富驯化物种。
农业的前置生态知识
其实在旧石器时代晚期，大多数人类族群已具备了相当的农业知识。技术上来说，他们预先适应了农业，可以无缝连接新的生产方式。我们之所以能够做出这番假定，是因为采集族群经年累月地跟动植物打交道，早已深入了解了环境中的动植物特点和秉性。
他们知道在哪些条件下自己爱吃的物种会大规模繁殖，知道如何培养及促使它们生长——例如除掉杂草，或杀死竞争物种。大多数的小型族群，发现了植物可以由种子或插枝繁殖的秘密，而且意识到人类行为可以刺激或抑制其成长。从难易程度上说，旧石器时代人类对环境的认知，是促使农业出现最简单的条件，毕竟采集阶段就是在为农业积累知识。
集约化生产方式
农业的集约化生产，就是在有限的土地上，投入大量劳动力和生产资料，用提高生产效率的方式来增加农产品总量。
一些采集族群，在采集狩猎的过程中，基本上掌握了集约化生产方式，人类学家往往把这些族群称为“富有的采集者”。比如旧石器时代晚期，乌克兰地区的族群发展出令人惊叹的长毛象狩猎技巧，以及法国南部的渔猎族群，完全依靠欧洲冰原南部的丰富渔获为生。
一旦某个采集族群开始定居，就说明他们正在利用集约化技术，因为想要长期待在一个固定地点，他们就必须更密集地使用当地的资源，并提高生产效率，否则就有人要饿肚子。
在末次冰河期结束后（大约1万年前）的一段时间里，不少人类族群掌握了集约化生产技术。集约化以某种形式出现在世界各地，而且都造成了一定程度的定居案例。
在澳大利亚发现了不少集约化的证据，尤其是5000年内的考古遗迹。集约化使得人口得以增长，并使得某些地区出现了定居形式。这个时期也出现了新的、小型的、更为精制的石器，包括在澳大利亚中部发现的可能是作为矛头的尖锥型石器（有趣的一点，澳大利亚尚未发现使用弓箭的证据）。
新的工具意味着新技术，新技术意味着新的榨取资源的方法。澳大利亚的土著居民曾建起过精致的鳗鱼捕具，为此甚至挖出了三百米长的渠道。著有《原始澳大利亚人：原住民的故事》（The Original Australians: story of the Aboriginal People）的约瑟芬?弗拉德（Josephine Flood）描写这些捕具：
这些捕具横跨了石头做成的水道与渠道，渔网或鳗鱼捕笼固定在石墙的孔径上，通常做成Ｖ字型。鳗鱼捕笼由树皮条或结成辫状的灯心草编成，开口是以柳条制成的环。这个圆锥的形状可以让人站在河堰后方，当鳗鱼从捕笼的狭窄开口游出时，一举抓住鱼身。渔民敲掉鳗鱼的后脑以杀死牠们。
这些土著人借着先进工具获得了大量鳗鱼，充沛的食物，让他们迈向了永久性的定居。这些保存至今的矮石屋聚落有数千年历史，有一处遗址的石屋数量甚至达到了146间。除了鳗鱼，支持他们定居的资源，还有其他可供食用的丰富物种，比如鸸鹋、袋鼠，以及植物块茎等等。
从旧石器世代晚期到全新世早期（约1万年前），世界上许多地区都发生了类似的变化。有迹象显示早在9000至10000年前，中美洲就开始集约利用若干后来成为主食的物种，包括早期的玉米、豆类与南瓜。
部分中美洲沿海的族群，由于享有丰富的海洋资源，所以大多在5000年前就开始定居了。欧亚大陆西北部的波罗地海地区，也在末次冰河期结束后很快出现了集约化生产的迹象。著有《世界史前史》（World Prehistory）的布莱恩?费根（Brian Fagan）写道：
在中石器时代，住在刚形成的波罗地海沿岸地区的居民，开发出许多令人惊叹的工具，包括鱼矛、渔网、鱼叉与鱼梁（拦水捕鱼的小坝），许多都保存在被水浸没的遗址中。矛与箭的尖端是以小石子、骨头或鹿茸制成的倒钩。他们利用打磨过的锋利工具将森林植物进行加工，利用整根树干刨空制成的独木舟即为明证。
这些稳定且基本上定居的族群居民都是富有的采集者。他们依靠狩猎、捕鱼与采集植物过活。有些位于波罗地海地区的聚落规模相当庞大。考古学家已经发现一年到头都有人居住的遗址，其居民人数达到上百人。有些遗址从大约3000年前开始，一直到1500年前，始终有人长期居住。
在埃及南部与苏丹的尼罗河谷也发现了富有的采集者存在的证据。阿斯旺（Aswan）附近的族群在18000年前就狩猎大型猎物、捕鱼（意味着他们很有可能过着定居生活）、利用野生植物磨制面粉。在附近一个约为15000年前的遗址里，发现了一些具有光泽的石刀，显示其是用来收割野生谷物的。
但此时期最知名的富有的采集者是纳图夫族群，他们在距今大约14000年前出现在地中海东部沿岸，即今日以色列、约旦地区，并且延续了超过2000年。恩?马拉哈（Ain Mallaha）的纳图夫族群，大约13000年前在上约旦河谷曾经十分繁荣，从沉积物遗留可发现他们已经懂得采集收集野生小麦与橡果，以及使用渔网与鱼钩捕猎湖滨区的鱼、龟、贝与鸟等资源。纳图夫族群亦会捕猎瞪羚。由于纳图夫族群周围拥有丰富的资源，他们发展出比当地以往族群大数倍的村落，规模达150人。
这些地区的采集族群在生产中发展了不少新技术，包括如何细心照顾动植物资源。显而易见，这些新技术促使整个族群趋向于定居。
随着人类主动参与自然繁育过程，他们开始对周围的物种产生影响，特别是那些被成熟开发的物种。例如采集者将爱吃的植物带回营地，数年之后，植物的种子就会在该地成长为植物，供这些采集者的后代享用。
这些人工选育行为将改变某些植物的特征，因为随着时间的推移，那些最好吃的水果会被种在人类的居住地附近，它们会越来越好吃，而其野生族群则保持着“不好吃”的状态。这些针对某些植物族群的人工选育行为，经年累月后可以造成明显的遗传变化。这些变化标志了迈向农业的重要步骤。
物种的驯化潜力
有些物种比起其他物种来说，更适应人为选择的操纵。事实上，回顾一些有潜力的驯化物种，会发现它们在被驯化之前就已经预先适应了这个过程。这对它们和人类来说都是幸事。
在人类“海选”具有驯化潜力的众多野生物种时，只有少数物种通过考验，在某些地区甚至是全军覆没。事实上，营养且易驯养物种是否容易获取，是早期农业地理分布的一项关键因素，且对于更晚之后的人类历史也一样重要。在数十万种植物物种里，只有数百种被成功驯化。
人类想要从有潜力的驯化物种中寻找的特质，从植物来说，是耐旱、抗寒、高营养价值，以及在严苛条件下能够繁殖；从动物来说，它必须是群居型的，能够集体生活并接受饲养，而且具有社会阶级，容易服从人的命令。
有历史学家提出，在新月沃地，具有潜力的驯化物种异常丰富，且都容易驯化，这些特征十分有助于解释为何农业首先出现在这个地区。此地的主要谷类作物非常容易驯化，它们从野生状态转变为驯化物种时，基本上没有什么大的改变，野生大麦与小麦本身就产量大、营养高、易于采收与种植，人类自然而然就选择了它们作为主食。
相反地，玉米的驯化就坎坷多了。墨西哥类蜀黍改良了数千年，才具备成为口粮的产量。中美洲的大型动物，在全新世早期就灭绝殆尽，由于缺乏有驯化潜力的动物，使得美洲农业的出现时间十分滞后。当地只有狗与火鸡被驯化，这两种动物皆不像旧大陆的驯化动物那么有价值。驯化动物的匮乏使得美洲农民缺少畜力和粪肥。在巴布亚新几内亚也是这种情况，由于当地的驯化植物营养有限，只有蛋白质含量不高的芋头，造成农业对人类的影响不大，当地人迟迟不愿务农，始终保持采集方式。
综上所述，经过采集积累的前置知识，通过使用高效工具导致的集约化生产，以及丰富且易驯化的物种，共同促使人类从采集转向农业。不过，这个过程不是一蹴而就的，而是经历了反复和波折，只有当三个要素共同具备时，农业才会“发生”。事实上，地球上也确实只有两河、印度河和黄河流域的文明早早进入了农业社会。
