机械化秸秆还田包括秸秆粉碎还田、根茬粉碎还田、整杆翻埋还田、整杆编压还田等多种形式，具有便捷、快速、低成本、大面积培肥地力的优势，是一项较为成熟的技术。
机械化秸秆还田的主要特征是采用机械将收获后的农作物秸秆粉碎翻埋或整秆翻埋或整杆编压还田。可一次完成多道工序，与人工作业相比，工效提高了40～120倍，不仅争抢了农时，而且减少了环境污染，增强了地力，提高了粮食产量，具有很好的社会效益和经济效益。
其核心技术是采用各种秸秆还田机械将秸秆直接还入田中，使秸秆在土壤中腐烂分解为有机肥，以改善土壤团粒结构和保水、吸水、黏接、透气、保温等理化性状，增加土壤肥力和有机质含量，使大量废弃的秸秆直接变废为宝。
其技术体系包括小麦秸秆还田：机械收获小麦、机械粉碎秸秆、免耕播种机械播种玉米或补施氮磷肥后用高柱犁深耕翻埋、整地后播种其他作物或放水泡田后栽插水稻，适宜推广范围为北方小麦产区和南方麦稻产区。
玉米秸秆还田人工收获玉米果穗后，机械粉碎玉米秸秆，或机械联合收获，同时粉碎秸秆，补施氮磷肥后深耕翻埋，整地后播种小麦。该技术适宜南北方玉米产区，人工收获玉米果穗后，高柱犁直接翻埋玉米整秸秆技术，适宜北方旱作区玉米单季产区。
玉米根茬还田玉米收获后，玉米秸秆用于加工饲料或生活燃料。用根茬粉碎机将直立在垄上的玉米根茬破茬粉碎后，均匀混拌于10厘米的耕层中。该技术适宜实行轮番耕作制的东北垄作地区在不耕翻的年份应用。
秸秆还田具有促进土壤有机质及氮、磷、钾等含量的增加，协调比例失调的矛盾；提高土壤水分的保蓄能力；秸秆还田技术是保护环境、促进农业可持续发展的战略抉择。通过秸秆还田，能有效增加土壤有机质含量，改良土壤、加速生土熟化、提高土壤肥力。改善植株性状，提高作物产量；改善土壤性状，增加团粒结构等优点。秸秆还田的增肥增产作用显著，一般可增产5%～10%，是促进农业稳产、高产、高速，走可持续发展道路的重要途径。但是要达到这样的效果，并非易事。若方法不当，也会导致土壤病菌增加，作物病害加重及缺苗（僵苗）等不良现象。因此采取合理的秸秆还田措施，才能起到良好的还田效果。
特点：
1、秸秆还田补充了土壤养分。作物秸秆含有一定养分和纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质和灰分元素，既有较多有机质，又有氮、磷、钾等营养元素。如果把秸秆从田间运走，那么残留在土壤中的有机物仅有10%左右，造成土壤肥力下降。那么，只有通过施肥或秸秆还田等途径才能得以补充。
2、秸秆还田促进了微生物活动。土壤微生物在整个农业生态系统中具有分解土壤有机质和净化土壤的重要作用。有机物的合成由植物叶绿素来完成，有机物的分解则由微生物来完成。秸秆还田给土壤微生物增添了大量能源物质，各类微生物数量和酶活性也相应增加；实行秸秆还田可增加微生物18．9%，接触酶活性可增加33%，转化酶活性可增加47%，尿酶活性可增加17%。这就加速了对有机物质的分解和矿物质养分的转化，使土壤中的氮、磷、钾等元素增加，土壤养分的有效性也有所提高。经微生物分解转化后产生的纤维素、木质素、多糖和腐殖酸等黑色胶体物，具有粘结土粒的能力，同黏土矿物形成有机与无机的复合体，促进土壤形成团粒结构，使土壤容量减轻，增加土壤中水、肥、气、热的协调能力，提高土壤保水、保肥、供肥的能力，改善土壤理化性状。
3、秸秆还田可减少化肥使用量。农业发达国家都很注重施肥结构，如美国农业化肥的施用量一直控制在总施肥量的1/3以内，加拿大、美国大部分玉米、小麦的秸秆都还田。作物所吸收的氮主要来自土壤中的原有氮素。来自化肥的仅占23%－24%。这说明即使施用化肥，土壤有机物对作物生长仍是最重要的。所以，秸秆还田是弥补化肥长期使用缺陷的极好办法。
4、秸秆还田可改善农业生态环境。农村80%的秸秆主要采取燃烧处理，造成污染空气、影响交通、土壤表层焦化等，有时还引起火灾。另外，秸秆随意处置还会影响农业生态环境。所以秸秆还田有利于实现农业废弃物的综合利用。