据估计，到2050年的时候，世界人口的80%都将居住在城市里。而人口总数将增至92亿，其中大多数在发展中国家。很多专家认为，如果不采取严格限制措施，人类可能会面临严重的粮食和耕地短缺，并由此引发很多可怕的后果，比如饥荒和生态灾难。
垂直农业是由迪克森?德波米耶（Dickson Despommier）博士提出（他的学生们对此也有贡献），他是美国哥伦比亚大学的公共卫生和微生物教授。德波米耶博士称，垂直农场不仅能解决未来的粮食短缺问题，还可以阻止全球变暖，提高第三世界国家的生活水平，改变人类获取食物和处理废弃物的方式。这一切或许听起来似乎有些夸张，但实际上垂直农业很有可能在未来实现。 垂直农业的着眼点在于解决空间问题。由德波米耶博士带领的“垂直农场项目（Vertical Farm Project）”称，室内一亩的耕作产量等同于室外四到六亩的耕作产量。他们举例说，弗罗里达州有个农场被改造成了室内水耕农场，用于大批量生产草莓。在这座农场里，每1亩暖房能产出相当于30亩地的草莓。
当地面农业转型成垂直农业后，人类再也不必担心耕地会耗尽。而且因为是在室内进行农业生产，人们全年都可以种植作物，不用担心坏天气、干旱或自然灾害的影响。如果将建筑物密封起来并仔细监控，就不需要使用杀虫剂来消灭害虫和寄生虫。要知道，在发展中国家，虫害可是个很严重的问题，破坏性惊人。垂直农业生产的食物都是有机的、健康的，在生长过程中不使用肥料。从事垂直农业的农民更不用担心在耕地、水源和其他资源的分配上跟别人发生冲突，不用操心与转基因食品进行竞争，更不用考虑作物受到有害植物和野生动物的影响。
这些垂直农场将被修建在市区，而地球上大多数人口都居住在市区。因此，农业变得更像是个封闭系统。也就是说，粮食的种植、运输、食用和废物处理都在同一块区域内完成。对于像北京、上海这样的大型城市来说，几乎所有食物都要通过空运或者陆路运输而来。食物从生产地经过陆地运输、海运和空运送到消费市场的过程中，会产生很多污染，垂直农业将在很大程度上消除这个问题。
垂直农场一般位于它所服务的社区之内。因此，人们可以根据当地需求来更改种植的作物种类。垂直农业的精髓在于：从当地农民手中购买食品，以此支持当地农业发展，减少个人对生态的影响。这个理念广为流行，很多书籍和报刊都作过介绍。 大多数垂直农场的设计与时髦的现代摩天楼没什么两样，高度大概在30到40层之间。每层都可能栽种、养殖各种作物和牲畜。比方说，水槽里可以养鱼和其他水产品。同时利用现代科技最大限度地减少浪费和能源使用，促进回收利用。为此，这些农场将装上玻璃墙、大型太阳能电池板、高科技灌溉系统和用于焚烧垃圾生产能源的焚烧炉。农场还将配备各种监测系统，确保能源和水都在正确的地方发挥作用，温度也得到适当控制。
在灌溉过程中必须对水进行仔细分配，多余的水将被收集并回收。通过蒸发，露水也可以被收集。废水和污水可以用藻类和植物净化，变成饮用水；也可以在直接过滤变成可用于灌溉的无菌水。这种灌溉用水每时每刻都在从各个城市流入河流，每天的排放量高达数百万立方米。
在垂直农场里，甲烷气体也将被收集，不会散发到大气中。所有多余的能量都将返销给当地的能源网。
德波米耶博士认为，150个30层的农场就可以满足整个纽约市的需求。经过精心设计，这些垂直农场将被安置在城市周围，或者集中建在附近地区。比如说，纽约的农场就可以建在总督岛（Governor's Island）。它们看起来不会唐突碍眼，甚至可能成为美景。
想要让垂直农场的设计成为现实，必须联合各个学科的专家，包括农学、农业经济学、民间规划、建筑、工程、经济学和公众健康学。德波米耶博士和其他研究人员已经发表研究报告，为垂直农场的发展和实施设定了计划。 事实上，垂直农场所需要的技术都已经存在，不过要彻底搞清怎样让这些技术协同工作可能需要10年的时间。即便如此，我们已经掌握了水耕法（不使用土壤），并且在极端恶劣的环境中，甚至是宇宙飞船里成功种植了植物。甲烷收集和废水收集正成为保护自然资源必不可少的手段。 也有些人对垂直农业持批评态度，他们认为垂直农业会使从事传统农业的农民和为农产品运输、包装的行业工人失业。对于这些批评，可以指出的是，在工业革命之前，95%的美国人都是农民，垂直农业可能正是农业革命的延续。而且德波米耶博士还认为，垂直农业将创造就业机会，在筹划、建设和维护这些系统的过程中需要成千上万的专门人才。由此产生的社会经济效益可能相当巨大，对那些辛勤劳作的自耕农和低收入人群来说更是一次机遇。在发展中国家，可靠的粮食供应和营养改善将提高人们的生活水平，进而促进商业发展，并使儿童摆脱田地农活，去学校上学。
在垂直农业成为现实的路上仍然有两个障碍：资金和政府支持。不过，德波米耶博士已经在联系投资者和慈善家，想要为可持续发展的城市农业建立一个示范中心。当获得足够的投资之后，首个垂直农场可以在15年内启动运行，甚至可能盈利。而政府的支持显然有助于垂直农场的发展 。
