进入新世纪以来，政府推出许多惠农政策，如粮食直补、良种补贴、农机补贴等，以农机补贴为例，2009年由上年的2亿元增加到5亿元，充分调动了农民购买农机具的积极性。同时，政府推广许多帮助农民增产增收的农业新技术，如高新节水技术、测土配方施肥、棉花高密度栽培、特色作物标准化栽培、病虫害综合防治等。这些措施的实施大大加快了新疆农业迈向农业现代化的步伐。截至2007年底，在农业机械化方面，新疆农业机械总动力达到1274.74万千瓦，其中大中型拖拉机152958台，总动力477.62万千瓦，小型拖拉机363800台，总动力431.46万千瓦。2004年机耕率为92.5%，机播率为82.3%，机收率为28.9%。在农村电气化方面，农村装机容量为10万千瓦，发电量为2.43亿千瓦时，由于农村电网已与城市电网联网，农村用电大量增加，达到45.84亿千瓦时，平均每亩耕地用电80.69千瓦时。农业化肥使用量（折纯）为131.53万吨，其中氮肥63.54万吨，磷肥33.93万吨，钾肥6.5万吨；平均每亩耕地使用化肥46.3斤。在农田水利方面，耕地面积已扩大到378.73公顷（5680.92万亩），有效灌溉面积346.54万公顷（5198.1万亩），有效灌溉率达到91.5%。
这些年出现了一个新名词“设施农业”，就是建大棚温室，生产反季节蔬菜、瓜果。近几年新疆设施农业快速发展，2005年新疆设施农业面积仅为40.9万亩，2006年为49.4万亩，2007年就达到62.6万亩，全疆有52.5万农民从事设施农业。2007年，全区设施农业生产反季节蔬菜、瓜果等200万吨，实现总产值31.14亿元。平均亩纯收入2838元，高的达到3万元以上。全区农民通过设施农业人均实现纯收入177.7元。2007年全区设施农业建设总投入达8.92亿元，其中自治区财政设施农业发展专项资金1000万元，有效拉动自治区相关部门投入0.97亿元，金融系统贷款0.66亿元，地、县、乡财政投入1.56亿元，农民自筹投入5.63亿元。政府对每座新建温室给予2000-6000元不等的财政补贴，并帮助解决水、电、路等基础设施建设。预计到2010年，全区设施农业面积将达到100万亩。
（二）棉花基地的建设
1951年12月14日，中共中央新疆分局书记王震在给毛泽东主席的报告中说：“根据初步水文、土地调查，新疆可耕地尚有一亿五千万亩。国家十年建设计划，新疆可修水利四千万亩，并可争取国营民营棉田二千万亩。”这是一个具有前瞻性的设想。经过50多年来几代人的努力奋斗，中国最大的商品棉生产基地已经在新疆建成。
新疆南疆种植棉花有悠久历史，王震非常关注新疆扩大棉花种植问题。
早在进军新疆前夕，当参加全国政协会议的新疆代表、农学家涂治返疆路过酒泉时，王震与涂治长久畅谈，向涂治请教了北疆种植棉花的可能性问题，得知寒带土壤必须要有适应寒带土壤的种子。以前认为北疆的气候寒冷，不能种棉花，1950年，二十五师在沙湾、景化一带，以苏联籽种试种棉花获得成功，每亩平均产籽棉60斤，好的达百余斤，这说明北疆可以种棉花。不过这只是小规模的试种，要大面积推广还有许多工作要做。1953年春，王震经过缜密考虑，提出要农七、八师各种植棉花1万亩、亩产200公斤籽棉的倡议，并签署合同协议，由苏联专家迪托夫和涂治负责技术指导，由兵团司令员陶峙岳负责组织实施种植，由王震从军区动员汽车部队负责运送肥料。经过一年奋斗和摸索积累经验，终于取得了玛纳斯河流域2万亩棉田亩产200公斤籽棉的突破性胜利，结束了“自古北疆不种棉”的历史。到1978年，新疆棉花播种面积达到225.63万亩，棉花总产达到5.49万吨。
改革开放以来，国务院对新疆棉花基地建设十务关注。1988年3月6日，国务院印发了《关于研究新疆发展棉纺和糖业生产问题的会议纪要》，确定将新疆列为国家重点棉花甜菜开发区，到1995年把新疆建成国家级棉花、甜菜商品生产基地，以保证长期向国家提供商品棉花和食糖。根据《纪要》
精神，自治区在3月9日召开的州长、市长、专员会议上，部署了棉花和甜菜基地开发建设任务。5月14日又专门召开了全区棉花、甜菜基地开发建设工作会议，进一步落实了当年的开发任务。自治区还成立了由铁木尔·达瓦买提担任组长的棉花、甜菜基地开发领导小组，制定了《关于开发棉花、甜菜生产的若干政策规定》，印发各地试行。一些县根据本地实际情况，制定了更加优惠的办法。同年7月8日，国务院和自治区人民政府共同拟定的《新疆维吾尔自治区棉花、甜菜基地开发建设协议》在北京正式签字。国务院副总理田纪云出席了签字仪式。《协议》规定，新疆要在1988年到1990年三年内完成开荒300万亩，保证棉花总产量在1987年27.5万吨的基础上增加到35万-45万吨，甜菜总产量在1987年90万吨的基础上增加到200万-240万吨。初步规划新疆棉花甜菜基地到1995年建成。8年累计开荒1800万亩，改造低产田800万亩，1995年棉花总产达到50万-60万吨，甜菜总产量460万-560万吨。
到1990年，新疆棉花种植面积为652.83万亩，总产量达到46.88万吨；甜菜种植面积为100.3万亩，总产量达到224.37万吨。1995年，新疆棉花种植面积为1114.35万亩，总产量达到93.5万吨；甜菜种植面积为106.65万亩，总产288.14万吨。棉花超额完成《协议》规定的任务，甜菜未完成任务。新疆棉花生产仍然有很大的发展潜力。
1995年9月，朱镕基到新疆考察棉花基地建设问题。他察看了南疆的棉花生产情况和大面积荒地开垦现场后，一再强调，新疆要充分发挥特有的棉花生产优势，建设中国最大的棉花生产基地。他说：“根据新疆棉花生产单产高、可开垦种棉地潜力大的优势，结合兰新复线已修通和南疆铁路即将修建后，交通运输大大改善的情况，有可能试行一种新的发展模式，实行农工贸相结合、产供销一条龙，产、需直接见面，减少流通环节。可以进行试点，吸引某些沿海城市来新疆开发棉田，建立稳产可靠的原料生产供应基地。”国家计委于1996年把新疆列为全国商品棉基地，批准投资94亿元进行重点建设，规划到2000年，使植棉面积扩大到1600万亩，皮棉总产量达到3000万担（150万吨）。
为此，自治区党委和政府提出“一黑一白”发展战略，“一白”就是棉花。
各级党委和政府大力狠抓棉花生产，发展迅速。但当时一是没有考虑市场的影响，1997年受到市场的冲击，棉花市场出现低迷局面；二是发展棉花生产的速度太快了，甚至一些不宜种棉花的地方也在发展棉花生产，影响了棉花的品质。这两种原因导致棉花效益下降。1998年自治区党委和政府及时进行调整，把发展棉花的重点放在质量和品种上。到2000年，棉花种植面积为1518.58万亩，总产量达到150万吨，中国最大的商品棉生产基地建成，并创造了棉花在种植面积、单产、总产、收购量、调拨量、高等级棉花资源、病虫害综合防治水平7个方面的全国第一。
由于种植棉花的比较效益较好，所以，发展棉花生产的势头难以控制，进入新世纪以来，棉花种植面积不断扩大，2007年棉花种植面积达到2673.9万亩，棉花总产达到290万吨，占当年全国棉花总产量的38%。2008年初，自治区政府提出以改良品种、科学种植、稳定面积、提高单产、节水增效、加工增值为重点，加快优势棉花产业建设，提高市场竞争力。棉花种植面积控制在2000万亩左右，产量稳定在250万吨上下。
（三）粮食生产做到区内平衡、略有节余
民以食为天，粮食是宝中之宝，人们须臾不能离开。手中有粮，心里不慌，脚踏实地，喜气洋洋。如果手中无粮，不仅心里发慌，而且后果不堪设想。新中国成立以来是吃过这方面亏的。1960-1962年三年经济困难时期，首先是从粮食问题上发出陷入困难的信号。1960年4月和5月，自治区党委接连发出7个调运粮食和控制粮食供应的通知、决定。这年到南疆调粮的汽车3、4月份达到2000辆，5、6月份达到3000辆以上，但北疆的粮食供应仍很紧张。
1960年5月31日，自治区粮食厅的报告中说：“最近以来，北、东疆地区粮食较紧，运粮距离也逐渐延长，乌鲁木齐、哈密等地粮食经常处于现调现吃局面。”同年11月10日，自治区党委关于抓紧粮食调运的紧急通知又说，乌鲁木齐“只剩下半个月的存粮”。1961年最紧张的时候，乌鲁木齐存粮只够供应3天，自治区动用4500辆汽车运粮。粮食紧张的状况一直延续到1962年。
为了改变新疆“南粮北调”的被动局面，自治区决定调整农业布局，加速发展北疆的农业。采取的措施是：在北疆地区建设一批农场，并要求新疆生产建设兵团在北疆的各师都要努力增产粮食；重点扶持昌吉回族自治州发展农业，解决乌鲁木齐粮食供应，从1961年至1965年，自治区以农业总投资的1/6用于昌吉州的农田基本建设，帮助其建设了一批水库、井灌区和拖拉机站；相应地加强对塔城和伊犁地区的支援，促使其扩大粮食种植面积，增产粮食，解决克拉玛依的粮食供应。到1964年，北疆粮食产量超过南疆，占全疆粮食总产量的52.2%，做到自给有余，“南粮北调”的局面彻底改变。
然而好景不长，不久“文化大革命”爆发，严重破坏了新疆农业生产，盛产粮食的南疆也成了缺粮地区，新疆由余粮区变成缺粮区。
中共十一届三中全会后的农村改革，一是推行家庭承包责任制，一是进行农业品购销体制改革，大幅度提高农产品价值，极大地激发了农民的生产积极性，迎来了新中国成立以来农业的最好发展时期。粮食生产连续上了几个台阶。国家在制定“九五”计划时曾经设想将新疆建成国家商品粮基地。
为此，由全国政协副主席钱伟长、钱正英分到带领的两个专家组先后对建设伊犁河、额尔齐斯流域及北疆地区1000万亩商品粮基地进行了考察、论证，提出了“1515”发展计划，即投资100亿元，开发伊犁河、额尔齐斯河50亿立方米的水，形成1000万亩粮食基地，生产50亿公斤商品粮。新疆发展粮食生产的潜力很大，特别是北疆。但不解决粮食深加工，向畜牧业转化，向工业转化，通过转化增加产品附加值的问题，也就是说不解决粮食的销路问题，新疆要建设商品粮基地是不可能的。这个计划没有付诸实施。当然，新疆可以成为保证国家粮食安全的后备粮食基地。
新疆继续实施区内粮食平衡、略有节余的方针。2008年初，自治区人民政府在自治区十一届人大一次会议上提出，确保粮食种植面积2200万亩，其中小麦种植不少于1100万亩，粮食总产达到930万吨，确保粮食安全。2008年，新疆粮食总产量突破千万吨大关，达到1002万吨，其中小麦439万吨。
三、林业及林果基地建设
森林是新疆最重要的生态屏障，如果没有绿色林带，“固体水库”（冰川）也就失去屏障，土地沙化会日趋严重。新中国建立时，在新疆166.4万平方公里的土地上，森林覆盖率只有1.5%，可见森林资源的极其珍贵。当时新疆的森林主要有：（1）山地森林，包括阿尔泰山林区和天山林区。阿尔泰山林区以新疆云杉为主，阿尔泰山林区，至今仍然保持着许多原始森林的特点，美丽迷人的喀纳斯湖、布尔根河狸保护区、北屯天然区树基因库，就坐落其中。
天山林区以天山云杉和新疆落叶松为主。昆仑山北坡也有一些森林。（2）平原荒漠林，荒漠林的树种主要是胡杨，此外还有灰杨、红柳、梭梭、沙枣等。
胡杨是第三纪历史的孑遗植物，也是干旱荒漠地区唯一能构成浩瀚森林的乔木树种。俗称“沙漠三千岁”，可以成活一千年，死后可以一千年不倒，倒后可以一千年不朽。新疆的胡杨林集中分布在塔里木河及其支流沿岸，在伊犁河谷、准噶尔盆地也有小片零星分布。塔里木河沿岸的胡杨，形成1000多公里长的绿色走廊，向东经罗布泊和噶顺戈壁延伸至甘肃河西走廊。走廊式胡杨林把塔克拉玛干沙漠从腹部切开，分成几块，控制了流沙肆虐，维护着绿洲的生态平衡，特别是在塔里木河下游形成的绿色走廊，把塔克拉玛干沙漠与北面的库鲁克沙漠分割开来，维护着环塔里木的重要通道及经青海通往内地的战略要道。