Le Mexique joue un rôle pionnier. À partir des années 1940, les programmes de sélection du blé, associés notamment aux travaux de Norman Borlaug et d'autres chercheurs, permettent de développer des variétés à haut rendement et à tiges relativement courtes, capables de répondre fortement aux engrais. Les recherches sont ensuite étendues à d'autres céréales et à d'autres pays. Le maïs, en particulier, une expansion considérable. La sélection et l'hybridation permettent de développer des variétés à haut rendement.

Des variétés de riz à haut rendement sont développées notamment dans les instituts internationaux de recherche agronomique. L'International Rice Research Institute  (IRRI), fondé aux Philippines, en 1960, joue un rôle majeur dans la sélection de nouvelles variétés, notamment la variété salvatrice IR8, un riz nain à haut rendement qui bouleversa la riziculture asiatique. Ce succès agronomique vaudra à Norman Borlaug le prix Nobel de la paix en 1970, saluant un homme qui, selon les mots du comité Nobel, "a sauvé plus d'un milliard de vies humaines" et a démontré qu'il est possible de faire reculer la famine par la science, repoussant ainsi la catastrophe annoncée par les limites de l'agriculture traditionnelle.

Le socle scientifique et technique de cette révolution repose sur un triptyque indissociable. 

• Création de variétés à haut rendement. - Le premier pilier est la création de variétés à haut rendement, un travail génétique pionnier mené par des chercheurs comme Norman Borlaug au Centre international d'amélioration du maïs et du blé (CIMMYT) au Mexique. Borlaug mit au point des variétés de blé nain, issues de croisements complexes avec des blés japonais, dotées d'une tige courte et robuste, capable de supporter le poids d'un épi lourd en grains sans verser sur le sol. Ces semences possédaient une capacité de réponse exceptionnelle aux apports d'intrants, mais elles n'étaient pas intrinsèquement plus productives sans eux. 

• Utilisation massive d'engrais minéraux de synthèse. - Le deuxième pilier correspond au recours à un paquet technologique chimique et mécanique comprenant l'utilisation massive d'engrais minéraux de synthèse, notamment à base d'azote, de phosphore et de potassium, indispensables pour nourrir ces plantes voraces et leur permettre d'exprimer leur potentiel génétique maximal. Cette fertilisation massive rendait toutefois les cultures très attractives pour les parasites et les adventices, d'où la nécessité d'un usage soutenu de pesticides, d'herbicides et de fongicides. 

• Maîtrise de l'eau. - Le troisième pilier, fondamental pour la mise en oeuvre du système, est la maîtrise de l'eau. La croissance optimale des variétés à haut rendement, étant très sensible au stress hydrique, exigeait une irrigation régulière et contrôlée, ce qui a stimulé la construction de grands barrages, de réservoirs, de canaux et le pompage des eaux souterraines, transformant des millions d'hectares d'agriculture pluviale aléatoire en agriculture irriguée et sécurisée.

Au Pakistan, les mêmes transformations touchent les régions irriguées de l'Indus. Dans d'autres pays d'Asie, notamment les Philippines, l'Indonésie, la Chine et plusieurs pays d'Asie du Sud-Est, l'amélioration des variétés de riz et le développement des infrastructures hydrauliques permettent également d'augmenter les rendements.

En Chine, après 1949, la collectivisation trace un chemin un peu différent. Les terres sont peu à peu regroupées dans des communes populaires, puis le système est réformé à partir de la fin des années 1970. Le "système de responsabilité des ménages", progressivement instauré à partir de 1978, permet aux familles de prendre davantage de décisions qui touchent la production tout en conservant un cadre foncier collectif. Cette réforme contribue à une forte augmentation de la productivité agricole. La Chine développe également massivement l'irrigation, l'utilisation des engrais, la sélection variétale et la mécanisation. À partir des années 1980, l'augmentation des revenus et l'urbanisation finissent par transformer la demande alimentaire.

Au Japon, partant du constat qu'il est plus rentable d'améliorer la productivité d'une parcelle déjà cultivée et optimisée depuis des siècles que de chercher un résultat équivalent à partir du défrichement de nouvelles terres, la Révolution verte se caractérise par une très forte intensification sur des superficies limitées. L'utilisation d'engrais, la mécanisation, la sélection des variétés et la gestion hydraulique permettent de maintenir une agriculture très productive.

L'Amérique du Sud connaît quant à elle une modernisation agricole rapide après 1950, qui participe de cette révolution. Le développement de grandes exploitations commerciales, l'irrigation, la mécanisation et les engrais transforment les plaines agricoles. Le Brésil devient une puissance agricole mondiale majeure, notamment pour le café, le sucre, le soja, le maïs, le coton et l'élevage bovin. L'expansion agricole brésilienne transforme profondément le Cerrado. Les progrès de l'agronomie permettent de cultiver de vastes régions de savane auparavant considérées comme relativement peu favorables à l'agriculture intensive. Le chaulage des sols acides, la sélection variétale et l'utilisation d'engrais contribuent à cette transformation.

En Afrique, les résultats de la Révolution verte sont plus contrastés. Les infrastructures d'irrigation sont moins développées dans de nombreuses régions, les marchés d'intrants sont moins accessibles et les agricultures sont généralement extrêmement diversifiées et adaptées à des conditions écologiques particulières. Les programmes de modernisation ne produisent donc pas partout les mêmes résultats qu'en Asie. Dans les régions sahéliennes, le mil et le sorgho restent essentiels; dans les zones tropicales humides, le manioc, la banane, l'igname, le maïs et diverses cultures arboricoles jouent un rôle important; dans les hautes terres, le blé, l'orge, les légumineuses et l'élevage peuvent être dominants. L'agriculture familiale demeure largement majoritaire dans de nombreux pays.

Cependant, même là où la réussite de la Révolution verte est le plus patente, se déploie un tableau d'ombres et de conséquences socio-environnementales dont la gravité n'a été pleinement comprise que des décennies plus tard. Sur le plan environnemental, la Révolution verte a opéré une simplification radicale et fragilisante des écosystèmes. La monoculture intensive de quelques variétés génétiquement uniformes a entraîné une érosion massive de l'agrobiodiversité, supplantant des milliers de cultivars rustiques locaux, adaptés à leurs terroirs et sélectionnés par les paysans au fil des siècles. Cette uniformité génétique a créé une vulnérabilité inquiétante face aux ravageurs et aux maladies. L'utilisation massive d'engrais azotés a conduit à une pollution généralisée des nappes phréatiques par les nitrates, à l'eutrophisation des lacs et des cours d'eau, et à l'émission de protoxyde d'azote, un puissant gaz à effet de serre. L'irrigation intensive, sans précautions, a provoqué dans de nombreuses régions, notamment au Pendjab indien et pakistanais, une salinisation des sols et un effondrement catastrophique des aquifères fossiles, pompés plus vite qu'ils ne se rechargent, menaçant à terme la fertilité même de ces terres. Les pesticides, promus comme une assurance récolte indispensable, ont engendré des cycles de résistance chez les insectes, empoisonné la faune non-cible, décimé les pollinisateurs et gravement affecté la santé des travailleurs agricoles, avec des empoisonnements aigus et des maladies chroniques dans des régions entières.

Sur le plan social, l'impact est tout aussi ambivalent. La Révolution verte n'était pas non plus neutre en termes de capital : son paquet technologique nécessitait des investissements substantiels en semences certifiées, en engrais, en pesticides et en pompes d'irrigation. Ce coût d'entrée a favorisé les agriculteurs disposant de terres de qualité, d'un accès au crédit bancaire et d'une capacité à prendre des risques, au détriment des petits paysans et des métayers. Dans de nombreuses régions, cette dynamique a accéléré un processus de différenciation sociale, contribuant à une concentration foncière et à une prolétarisation des campagnes, les petits exploitants endettés ne pouvant soutenir la concurrence et étant contraints de vendre leurs terres. Les inégalités régionales se sont également creusées, les zones dotées de ressources hydriques et d'infrastructures ayant connu un développement fulgurant, tandis que les régions d'agriculture pluviale, souvent les plus pauvres et les plus fragiles, ont été laissées à l'écart. Le modèle a aussi induit une profonde transformation culturelle, faisant passer le statut de la semence d'un bien communautaire et reproductible, symbole de souveraineté paysanne, à une marchandise industrielle standardisée, que l'agriculteur doit racheter chaque année pour maintenir les performances, l'insérant ainsi dans une chaîne de dépendance économique envers les fournisseurs d'intrants et les circuits de commercialisation mondiaux. Ce basculement a entraîné une perte des savoirs agronomiques traditionnels et une rupture du lien entre la culture, l'alimentation et le territoire.

Aujourd'hui, l'héritage de la Révolution verte est profondément contrasté et continue d'alimenter les débats sur l'avenir de l'agriculture mondiale. Elle a incontestablement permis de décupler la production alimentaire et d'éviter des famines de masse, un exploit qui lui confère une place monumentale dans l'histoire du XX^e siècle. Pourtant, la prise de conscience des limites écologiques et sociales de ce modèle productiviste a fait émerger des critiques de plus en plus vives. On lui reproche d'avoir créé une agriculture non durable, énergivore, vulnérable et socialement inégalitaire. Cette évaluation critique a conduit à l'émergence, à partir des années 1980, de mouvements en faveur d'une agriculture alternative comme l'agroécologie, l'agriculture biologique ou les techniques de conservation des sols. Plus récemment, le concept d'une "révolution doublement verte" a été proposé, notamment par les institutions comme le CIRAD en France, pour penser une agriculture du futur capable de concilier productivité élevée, équité sociale et préservation des écosystèmes, en s'appuyant sur les principes de l'écologie scientifique plutôt que sur la seule chimie. Ce débat est aujourd'hui central face aux défis contemporains du changement climatique, de l'effondrement de la biodiversité et de la nécessité de nourrir durablement une population mondiale qui continue de croître. La Révolution verte reste ainsi non seulement un événement historique majeur, mais aussi un miroir tendu à notre propre quête d'un système alimentaire viable.