多年来，有机肥对维护地力起了巨大作用。20世纪初，美国中西部农田土壤发生明显退化，为寻找对策，1909年美国著名土壤学家King对中国、朝鲜、日本的农业进行了考察，并于1911年出版了《四千年的农民：中国、朝鲜和日本的恒久农业》一书，总结了有机肥（包括绿肥）在维持土壤质量和农田生产力方面的重要作用。
世界上最早开展有机肥科学实验研究的是英国人鲁茨（John Bennet Lawes）。早在1837 年他便采用盆栽试验研究了有机肥对土壤和作物产量的影响，随后又开展了田间试验的探索。其研究结果直接催生了他1842 年利用骨粉和硫酸生产磷肥，并与吉尔贝特（Joseph Henry Gilbert）一起于1843 年建立了著名的英国洛桑试验站（Rothamsted Experimental Station）。该站迄今已170 多年，长期定位研究有机肥与化肥连续施用对土壤和作物产量的影响。1852 年开始的Hoosfield 长期定位试验结果表明，连续每年施用35 t/hm2的厩肥，土壤氮含量增加1 倍以上。
大量长期实验结果表明，有机肥施用可增加土壤有机质，进而增加土壤的矿化氮，作物产量增加。但很多长期试验结果也表明，有机肥和化肥对作物均有极好的增产效果和持续的增产作用，二者间产量无太大差异，而化肥和厩肥配合无论是近期或者长期都可取得较高的产量和经济效益。
我国科学家对各种有机肥料及肥效开展了大量研究。早在20 世纪30—40 年代，陈尚谨等人便在华北开展了有机肥的调查与试验；陈恩凤、彭家元等在四川开展了有机肥施肥技术研究；黄瑞采、裴保义等用复因子设计，对人粪尿、堆肥和绿肥进行了长达9年的稻田施肥试验。20世纪50年代以来，我国有关单位与科学家对各种有机肥在不同土壤与作物上开展了大量研究，尤其是80 代建立了全国性的肥料长期定位试验网，包括中科院的CERN、中国农科院的全国肥料试验网等。
如中国农科院土壤肥料所从1980年开始，在全国135个定位试验点上进行了5年以上的有机肥肥效试验研究，结果表明，有机肥增产效果有逐年增加的趋势，且有明显的残效。我国100多个5年以上的定位试验研究表明，施用有机肥与不施有机肥比较，平均增产率为12.8%。
国内外大量研究结果表明，合理施用有机肥料不仅可以增加土壤有机碳含量，改善土壤物理结构，增加土壤CEC、保水能力、渗透性，提高土壤N、P、K、Ca、Mg、S 及其他微量元素含量，促进土壤微生物活动，改善土壤微生物群落结构，提高土壤肥力，改善农产品品质。
有机肥和无机肥料配合施用效果更佳，还可以提高化学肥料的利用率。吨粮田能够连续17年（1974—1990年）维持养分平衡，其关键在于有机肥和化肥配合施用，并在化肥中再进行N、P、K 适当配比。有机肥与化肥养分平衡配合施用均不同程度提高了所有供试作物的产品品质。
