作物学一级学科包括“作物栽培学与耕作学”“作物遗传育种”两个二级学科。其中，作物栽培学与耕作学学科是1981年全国首批硕士学位授权点之一，1998年经国务院学位委员会批准为博士学位授权点，1984年正式确定为山西省重点学科。作物遗传育种学科于1984年被批准为省级重点学科，1990年获批硕士学位授权点，2003年经国务院学位委员会批准为博士学位授权点，2004年正式招生。2003年设立作物学博士后科研流动站。

学科涵盖“三院七所一中心”，拥有多个国家级和省部级平台。

学科现有博导32人，校内硕导169人，同时聘请中国科学院微生物研究所、中国农科院作物研究所和基因组研究所19人作为学科研究生指导教师。特聘张福锁院士担任完美体育（中国）股份有限公司学术院长，提升学科科研水平。

作物学学科聚焦“农高区”国家战略、“农谷”和“十大产业集群”省级战略，以“凝练学科方向、发扬优势特色，加强有机旱作，重视特色杂粮，提升功能农业，发展智慧农业”为总体发展思路，多年来形成了旱作栽培与作物生理、作物生态与信息技术、作物化学调控与逆境生理、作物分子育种与种子工程、作物种质创新与遗传工程、作物生物技术与组学工程六个稳定的研究方向。通过“专家大院+科技小院”模式，培养适应现代农业需求的复合型应用技术领军人才和行业管理人才。

学科积极推进农业科技创新，助力脱贫攻坚和乡村振兴，取得显著经济社会效益，中央政府网、中央电视台等多家媒体进行了专题报道，行业影响力大幅提升。近五年来发表SCI高水平论文65篇，其中，“小米”C₄模式体系研究成果在Nature Plants发表后，在国内外学术界引起了较大反响，入选2020中国农业科研“亮点”。

学科先后涌现出大豆专家王绶、小麦专家李焕章和苗果园、棉花专家李炳林等一大批享誉国内外的著名学者，以中国工程院院士郑泽敏、中国科学院院士真菌学家庄文颖、国家杰出青年科学基金获得者孔照胜和姚红杰、前山西省政协主席郑社奎、山西华顿实业有限公司董事长孙茂华、全国创新创业先进个人黄超等一批知名科学家、政治家和企业家为代表的毕业生，为我国农业发展做出了突出贡献。