以現代設施監控環境，進行定期、定品質、定量之作物生產，植物工廠能於有限空間中達到高效產能，為前景可期的新式產業。
十八世紀思想家盧梭（Jean - Jacques Rousseau, 1712~1778） 說「在所有技術中為第一，也最值得尊敬的就是農業」，農業提供人類生存所需的糧食，是最根本的產業。然而現今農業的發展，遭遇前所未有的挑戰，依據聯合國人口署的預估，2050年的全球人數將達91.7億，屆時糧食供應量將是極大問題。目前全球的可耕地已經用了80％，但約有15億公頃的可耕地，受全球暖化、氣候變遷的影響，面臨海平面上升的威脅。依據聯合國環境規劃署的統計，每年有600萬公頃的土地變成沙漠，約1000萬公頃的土地因沙漠化而喪失經濟價值。同時鄉村人口往城市移動，農村的城鎮化、都市建設與環境汙染等問題，造成耕地以每年500~700萬公頃的速度在減少。
人工光源型植物工廠始於1957年丹麥的Kristensen農場，十字花科植物水芹（cress，荷蘭傳入）的嫩芽生產。在美國，1970年代初期的General Electric公司，1980年代的General Foods公司、General Mills公司皆展開人工光源型植物工廠的運作，但此三家皆因收支不平衡而在1990年代停止運作。
自然光型植物工廠的運作始於1960年代初期奧地利Rusuna公司的立體式植物工廠，荷蘭的設施園藝大型化、自動化、資訊化則是自1970年代至今穩定發展，至1990年代之後，與「自然光型植物工廠」名稱相符的植物工廠生產系統開始大規模地運作。
日本植物工廠的研究始於1974年，由當時就讀東京大學農學院的高倉直及當時隸屬日立製作所中央研究所的高辻正基展開。「植物工廠」一詞始於1985年筑波科學技術萬國博覽會上植物工廠的實證展示中，接著1986年成立日本植物工廠學會，2006年此學會與日本生物環境調節學會合併成立日本生物環境工學會。
各國發展可量產短期蔬菜的植物工廠早已是趨勢，尤以日本為最積極，同樣位於東亞的台灣、韓國與中國緊追在後。2009年，日本農林水產省總合糧食局長與經濟產業省經濟產業審議官成立的「農工商聯合研究會」下設立了「植物工廠工作小組」，編列150億日圓預算帶動近年的第三波植物工廠熱潮。根據三菱綜合研究所的調查，2009年4月時日本的人工光源型植物工廠共有34廠，太陽光、人工光併用型植物工廠共有16廠，生產的品目為以生菜類、香草類為主的葉菜蔬菜、花卉（玫瑰、聖誕紅、長壽花）、番茄和草莓的嫁接苗等。到2012年3月止，日本植物工廠已增加至120處。圖一為位於日本福井縣的Fairy Angel廠內部，該廠為日產8000株萵苣的完全環控型植物工廠；目前日本最大者為日產14000株的廠。
﻿台灣具備發展植物工廠的優勢，台灣本身的半導體產業發達，相關產業舉凡空調、無塵室、隔熱資材、節能燈具、控制系統、滅菌技術、機電設備等廠商眾多，這些也都是建構植物工廠需要的設備。近年有諸多業者紛紛投入完全人工光控制型植物工廠進行研究，同時亦有廠商專注於小型化，開發研究型、店鋪型專用的小型植物工廠（圖三），甚至將其家電化、家具化，走入社區或家庭（圖四）。
某些消費者心中有著「植物工廠內無土栽培的蔬菜缺乏日月精華的滋潤，是不健康蔬菜」的迷思。其實太陽光的波長範圍為300~3000奈米，但與植物生長及生育相關的波長範圍為350~750 奈米，約占全太陽光能的50％，人工光源只要所發出的光在此範圍內，100％的光能都對植物行光合成作用有幫助，植物若能獲得充分的光量，就能健康成長。反之，露天或溫室內經常發生光量太低或太高的狀況，再加上濕度及空氣流速也較難控制，又因其容易遭受病蟲害入侵，得需施用農藥，反而不一定能培植出健康的植物。而在營養成分或濃度方面，和栽培環境有很大的關連，因地、因時、因人可能造成品質極大差異。透過植物工廠穩定的栽培模式反而能保證品質，培植出營養成分高於室外栽培的植物。若營養成分濃度不高，那是由於環境控制方法不合適，或是由於比起營養成分，栽種者更加重視植物的顏色、口感、味道、香氣等因子。