1961年至2001年期间农业用水生产率至少提高了100％，主要原因是作物单产提高。同期内灌溉稻单产翻番，雨育小麦单产增产160％，而每公斤产量耗水没有多大变化。粮农组织估计1961年至2001年期间人均粮食需水减半，这是一重大节约，而对其他水用户来说获得同样大量增加。
按照一种计算，粮食生产用水生产率每提高1％，理论上至少可以为每人每天提供额外24升水，若提高10％这将相当于当前家用耗水量。因此对农业和农业水管理的投资是一项富有吸引力的战略，可节约用水用于其他目的。
提高水用生产率－不论是在雨育或是灌溉条件下－首先要求提高作物单产或价值，即单位蒸发水量的作物可销售单产。而且还必须减少除了作物蒸腾之外的一些不必要的外溢或“损耗”（如通过排水、渗漏和渗透），更有效地使用雨水、存水和边际质量的水。减少损耗和控水被视为全流域水资源综合管理（IWRM）的成分，这使管制机构和政策在确保不能牺牲下游水用户而进行上游干预方面发挥不可或缺的作用。这三项原则是适用于所有各种规模，从植物到田间，和农业生态各级，但它们所要求的方案和方法在不同的空间范围需要不同的方式和技术。
收获指数 在植物一级，提高生产率将主要取决于种质改良，如更茁壮的种苗活力、增加扎根深度、提高收成指数（植物可销售的部分占其生物总量的比例），加强化合效率。业经证明对日照长度不敏感的中短期（90－120天）的绿色革命的小麦、稻谷和玉米品种已成功摆脱长季节晚期干旱的影响，而后者会对扬花和灌浆生长产生不利影响。因此现代稻谷品种的用水生产率要比传统品种高两倍。在将这些成就推广到其他作物方面传统育种业已取得进展，预计基因工程将克服培育高产耐旱作物品种面临的长期障碍。
减少水蒸发的所有栽培和农艺方法－如可变行距和应用覆盖－均可提高用水生产率。改进的养分管理提高单产的比例大于增加蒸腾的程度。用水少于充分满足作物水需求量的灌溉不足会造成单产少量下降，低于同时产生蒸腾量减少。
粮农组织质疑这种常识：稻谷栽培的用水内在效率低下，指出田间表层的蓄水层的渗漏经常循环，稻谷用水生产率一般高于干旱谷物。尽管如此，节水灌溉技术－如饱和土壤栽培和灌溉及干旱轮替－可以大大减少未发挥生产作用的外溢水量，提高用水生产率。这些技术一般会造成高产低地稻谷品种的单产有一些下降，但是在马达加斯加采用了一种称为“系统稻谷集约化”的技术，其中只在繁殖阶段和植物灌浆期保持土壤潮湿，这使一些当地品种单产大幅度增加－平均单产超过8吨/公顷。
在雨育农业中，在干旱期通过补充灌溉弥补作物缺水量，这可以稳定产量、大大提高生产和用水生产率。在投资集水时－如建造沟渠、收集径流、补充水库－相对较少时，其效果取决于许多因素，包括地形、土壤特性和肥料供应，尤其是受益者参与设计和运作。
价值计算。 在系统和江河流域一级，提高用水生产率的方案包括改进土地利用规划、使用中期天气预测、改进灌溉时间安排、使用各种水源。但是用水生产率的提高可能不会促成经济和社会效益的提高－发展中国家乡村地区的水资源有许多用途，这一情况使价值计算复杂化。在这一大的范围，内农业对其他水用户、人类健康和环境的影响的重要性至少与生产问题同等重要。
最后，粮农组织强调必须确定为最佳促进采用新的农艺和栽培方法的政策和鼓励类别，利用它们来提高用水生产力：“保护性农业的经验表明，农民的短期利益经常不同于社会的长期利益，耕作方法改革产生的财政利益经常要等很长时间才会实现。关于采用新方法的研究得出不一致甚至有时相互矛盾的结果，这说明：农民的决策过程极易变化、考虑到缺水问题的紧迫性，这在长期内是无法接受的。参与性研究和推广的经验可以帮助减少这一延误。”