Ekologinė žemdirbystė yra tokia žemdirbystės forma, kuri visiškai priklauso nuo natūralių kenkėjų kontrolės, tręšimo ir augalų augimo būdų. Ekologinė žemdirbystė dažnai praktikuojama kaip alternatyva „tradiciniam“ žemės ūkiui, kuris dažnai priklauso nuo cheminių pesticidų ir trąšų, kad būtų gautas didesnis derlius. Daugelis ekspertų ekologinį ūkininkavimą laiko tvaresniu ir sveikesniu nei tradicinis ūkininkavimas, nors jis nėra plačiai taikomas, palyginti su tradiciniais ūkininkavimo metodais.
Kad būtų oficialiai pažymėtas kaip „ekologiškas“, dalyvaujančių šalių ūkiai turi atitikti Tarptautinės ekologinio žemės ūkio judėjimų federacijos (IFOAM) nustatytus reikalavimus. IFOAM pabrėžia natūralių ekologinių procesų naudojimą siekiant padidinti žemės ūkio produktyvumą. Sertifikuoti ekologiški produktai turi būti iš ūkių, kuriuose nėra pesticidų ir genetinių manipuliacijų.
Ekologinė žemdirbystė dažnai remiasi biologine kenkėjų kontrole, o ne potencialiai kenksmingų cheminių medžiagų naudojimu. Biologinė kenkėjų kontrolė apima dirbamos žemės įžuvinimą natūraliais įprastų žemės ūkio kenkėjų plėšrūnais. Natūralūs plėšrūnai valgo parazitus arba žolėdžius gyvūnus, atsakingus už pasėlių degradaciją, todėl nebereikia pesticidų.
Apskritai ekologinis ūkininkavimas laikomas tvariu ir ekologišku, tačiau biologinė kenkėjų kontrolė kartais sukelia ekologinius ginčus. Biologinė kenkėjų kontrolė kai kuriais atvejais gali sutrikdyti natūralią vietovės ekosistemą. Nors vadinamieji „kenkėjai“ laikomi kenksmingais žemės ūkio pasėliams, jie yra gyvybiškai svarbi vietos ekosistemos dalis. Vietinių kenkėjų naikinimas gali sutrikdyti natūralią pusiausvyrą, taip pat gali atsirasti naujų plėšrūnų.
Mažiau ginčytinas nei kenkėjų kontrolė, natūralus tręšimas taip pat yra ekologinio žemės ūkio pagrindas. Natūralus tręšimas dažnai skatina sveikus augalus naudojant „žaliąją trąšą“. Žalioji trąša reiškia, kad auginami „dengiamieji pasėliai“, skirti papildyti dirvą maistinėmis medžiagomis. Dengiamieji augalai auginami trumpą laiką, tada įdirbami į dirvą, kad suirtų. Irstantis pasėlis į žemę prideda daug maistinių medžiagų turinčių organinių medžiagų. Šis metodas kartais naudojamas kartu su gyvūnų mėšlu, kuriame nėra augimo hormonų.
Sėjomaina naudojama ir ekologinėje žemdirbystėje, siekiant užtikrinti derlingą dirvą. Sėjomaina yra sena praktika, kai pasėliai auginami sėjomainos ciklais, tinkamiausiais konkretiems sezonams ir dirvožemio sąlygoms. Sėjomaina užtikrina sveiką dirvą nenaudojant per daug trąšų.
Ekologinių ūkių produkcija turi būti visiškai natūrali, be jokių genetinių pakitimų. Šiuolaikiniai tradiciniai ūkiai dažnai labai priklauso nuo genų manipuliavimo, kad paskatintų greitesnį augimą ir padidintų apsaugą nuo kenkėjų. Nors JAV Maisto ir vaistų administracija (FDA) patvirtino daug genetiškai pakeistų maisto produktų, šiuo klausimu atlikta nedaug ilgalaikių tyrimų, ir daugelis nerimauja, kad genetiškai pakeistas maistas nėra toks sveikas kaip ekologiškas produktas.