發展灌溉排水，調節地區水情，改善農田水分狀況，防治旱、澇、鹽、堿災害，以促進農業穩產高產的綜合性科學技術。農田水利在國外一般稱為灌溉和排水。農田水利涉及水力學、土木工程學、農學、土壤學，以及水文、氣象、水文地質及農業經濟等學科。其任務是通過工程技術措施對農業水資源進行攔蓄、調控、分配和使用，并結合農業技術措施進行改土培肥，擴大土地利用，以達到農業高產穩產的目的。
主要是灌溉和排水，兼及中小型河道整治，塘壩水庫及圩垸建設，低產田水利土壤改良，農田水土保持、土地整治以及農牧供水等。由于各農業地區的自然條件和生產方式千差萬別，需要進行農業水利區劃和相應的灌排系統規劃。農田水利還包括一些具有明顯地區特征的類型，如黃淮海平原旱澇堿綜合治理、鹽堿地改良、圩區水利、牧區水利和墾荒水利等。
在干旱、半干旱地區，灌溉是主要的，但為了防治土壤次生鹽堿化，也需要排水；在鹽堿化威脅較大和開墾鹽堿荒地的地區，必須灌排并重，甚至無排水即無灌溉。在濕潤、半濕潤地區，由于降雨量較多，排水是主要的，但是雨量的季節分布并不完全符合農作物生長的要求，需要進行補充性灌溉。灌溉與排水兩者相輔相成，便構成農田水利的主要內容。
水利灌溉
灌溉 用人工設施將水輸送到農業土地上，補充土壤水分，改善作物生長發育條件稱為灌溉。在特定情況下，灌溉還可減少霜凍危害，改善土壤耕作性能，稀釋土壤鹽分，改善田間小氣候。根據灌溉水源和灌溉水質（見灌排水質）的不同，可分為地表水灌溉、地下水灌溉、地表水地下水聯合運用，以及污水灌溉、咸水灌溉、肥水灌溉、引洪淤灌等。根據灌水技術，可分為地面灌溉、地下灌溉、噴灌、微灌(包括滴灌、微噴灌等)、局部灌溉和節水灌溉等。為實現科學用水，應根據作物需水量和需水時間、有效降雨量、土壤水狀況以及水文情況，選定灌溉保證率，制定灌溉制度。
灌溉系統是實現灌溉的基礎設施，可分為渠道灌溉系統和管道灌溉系統。一般由灌溉渠首工程、渠道或輸水管道、渠系建筑物和灌溉泵站組成。最常見的渠系建筑物有配水建筑物和渡槽、涵洞、倒虹吸管、跌水、陡坡、量水建筑物以及沉沙池等。在使用地下水灌溉或無法實現自流灌溉而需提水灌溉時，或低洼地區不能自流排水時，應興建排灌泵站進行機電排灌。
灌區應進行有效的灌溉管理，注意渠道防滲，加強用水管理，提高渠系有效利用系數。
水利排水
排水 排除農業土地上多余的水分，以改善地區或土壤的水分狀況,防止作物受害,還可改良土壤結構，便利田間操作，延長作物生長季節，提高地溫及土壤通氣，加大作物根層深度及為作物提供更多的養料。根據被排除水的性質，可分為除澇、治漬及控制地下水位；根據農田排水技術可分為明溝排水、暗管排水和鼠道排水以及豎井排水等。此外，還有針對特定地區情況的冷浸田排水、沼澤地排水和海涂排水等。
排水系統是實現排水的基礎設施，一般包括各級排水溝（管）道及其建筑物、排水容泄區、排水泵站（見排灌泵站）等。排水溝道建筑物的種類、結構和功能同灌溉渠系建筑物。
科學的排水管理是排水系統正常運行的必要條件，要經常保持排水系統通暢及控制地下水位的能力。
現存問題
中國農田水利存在如下問題：
①灌溉水源日見短缺，很多灌區用水得不到保證。隨著工業用水和城市生活用水不斷增加，今后缺水問題將日益突出。
②水量浪費較大,自流灌區渠系有效利用系數一般僅0.4～0.6。灌溉效率低加劇了灌溉水源的供需矛盾。
③現有工程設施尚未全部配套，如有的灌區缺乏田間工程，有的有灌無排，有的設施已經老化，加上管理體制不健全，管理措施不力，工程效益還未充分發揮。
④新建工程難度越來越大，造價越來越高，需要更多的人力物力投入。
解決途徑
解決以上問題需要采取多種途徑：
①進一步完善與更新現有灌溉排水設施，加強管理，提高工程效益。
②增加農業投入，繼續興修農田水利工程，逐步擴大灌溉面積，以適應國民經濟發展的需要。
③推廣應用新技術，厲行節約用水，包括改進地面灌溉技術，發展低造價噴灌、滴灌,大力推廣管道輸水灌溉等,提高灌溉效率。
④加強排水，重視鹽堿地、沼澤地和冷浸田的改良以及除澇、治漬工作，促進農田水利進一步發展。
⑤開展水利土壤環境的研究，保護水資源和生態平衡。
⑥逐步實現灌排工程施工機械化和管理運用自動化。
