Het was echter Liebigs baanbrekende werk in de landbouwchemie dat de landbouwpraktijken werkelijk revolutioneerde. In het midden van de 19e eeuw kampte Europa met een crisis in landbouwproductiviteit door bodemuitputting. Liebig erkende het belang van stikstof als essentieel voedingsstof voor plantengroei en formuleerde het concept van minerale meststoffen. Zijn ontwikkeling van stikstofhoudende meststoffen, zoals ammoniumsulfaat, ammoniumnitraat en kaliumsulfaat, markeerde een keerpunt in de landbouwgeschiedenis. Deze meststoffen vulden de voedingsstoffen in de bodem aan, wat leidde tot hogere oogstopbrengsten en verbeterde voedselzekerheid.

Liebigs inzichten in de landbouwchemie strekten zich ook uit tot zijn onderzoek naar de voeding van planten. Hij voerde experimenten uit om de specifieke voedingsbehoeften van planten te begrijpen, waarbij hij het belang benadrukte van essentiële elementen zoals stikstof, fosfor en kalium. Zijn onderzoek legde de basis voor moderne landbouwpraktijken, inclusief de ontwikkeling van uitgebalanceerde meststoffen die zijn afgestemd op de specifieke behoeften van verschillende gewassen.