作为设施农业中的后起之秀，植物工厂的发展大致经历了三个阶段：
早期实验探索阶段是20世纪40年代至70年代初，当时“营养液栽培技术”和“人工模拟与控制环境技术”的突破为植物工厂的出现奠定了技术基础。
1957年，世界上***座植物工厂在丹麦约克里斯顿农场落成。早在这时，这座1000㎡的植物工厂就实现了从播种到收获采用全自动的传送带流水作业。不过这一时期的植物工厂建设规模还较小，应用范围也局限于实验室和示范农场，并且能耗大、运行成本高。
发展到20世纪70年代至90年代末，植物工厂进入了示范应用阶段。水培和人工光源技术的突破成为了这一时期的显著标志。此阶段，荧光灯逐渐取代高压钠灯，红光LED开始投入使用，人工光源不断改善，光源能耗有所降低。此外，传感器与自动控制技术逐渐引入，植物工厂的示范应用面也不断扩大。
这一时期，美国通用食品公司、赛纳拉鲁米勒斯公司与依法德法姆公司等，以及荷兰的飞利浦、日本的日立、三菱重工等多家公司纷纷开始开展植物工厂的研发。
21世纪初开始，植物工厂进入快速发展阶段。在红光LED之外，蓝光LED和红蓝LED组合光源均研制成功，并且网络的智能控制技术也得以应用。此后，植物工厂光源能耗进一步降低，智能化管控成为了可能。
至今植物工厂仍然是农业行业内外人士关注的焦点，而植物工厂的出现绝非偶然，我们从植物工厂能解决的问题便可倒推其广受关注的原因。