植物成長需要光，營養元素，氧氣和水。植物用葉子吸收光線，用根吸收營養，氧氣和水。傳統的土耕法，土壤裡包含了植物成長所需的各種物質。但是植物的根部並不能直接吸收利用土壤中的有機營養成分，而是需要依靠土壤中的微生物來將有機物質先轉化為無機型態，從而能夠被植物吸收。當植物發芽、成長並茁壯，它們的根系必須相應地成長並四處在土壤中擴展去找到營養及水分。發展這些根系所花費的時間和能量能夠用以讓植物發展葉片、枝幹和果實。植物的生長取決於根系的大小以及根系從土壤中獲取養分的能力。植物根部吸收營養的能力同時也取決於土壤中微生物的量，微生物能夠幫助植物將土壤中的礦物質轉化成為能被植物利用的的營養。
水耕是一種無土栽培技術，在世界各地的商業溫室栽植還有一般園藝上已經發展應用多年。植物被定植在少量的惰性穩定的生長介質裡，在這個系統中，以水來做為主要媒介來為植物提供營養。水中溶有豐富的營養液與必須的無機礦物質直接供應給植物的根系。植物合成這些營養以用來成長直至收成。無機型態的礦物質與營養素都是從天然的來源取得並製成，並且不需要再藉由任何微生物作用來轉化，可以直接被植物吸收。
根據不同的水耕系統配置，營養液可能由系統內的馬達主動地通過管路或管道來傳送給植物吸收；或者營養液只是靜態地存放在植物根區，被動地提供給植物，讓根系自行發展從中獲取所需養分。隨著時間的推演，為了提高營養液的輸送效率，使其能更好地被植物合成為生長所需的部分，各種不同的技術和系統陸續被開發並改良。所使用的技術、營養液的混合配方和或其他投入，基本上取決於作物的種類、生長階段、地點、種植者的偏好和其他因素。有些栽培技術會用栽培介質以供植物根系錨定生長，有些則不會，而比較常使用的栽培介質包含了椰殼纖維、岩棉、發泡煉石(陶粒)、珍珠岩、蛭石、碎磚瓦、碎石、聚苯乙烯填充物(保麗龍)、泡棉塊、木質纖維等。
水耕栽培的優點：
雖然水耕有許多不同的方法，基本上所有的方法都有以下特點:
- 可全方面控制植物之生長環境，包括宏觀要素如光線，溫度，空氣流動等，和微觀要素如營養成分，酸鹼值，氧化還原電位ORP，益生菌等。
- 供給給植物的養分是穩定、可預測和可靠的，讓植物發揮充分的生長潛能。
- 可以應用在本來不可能栽培作物的土地或傳統園圃等地方。（沙漠地區、 城市地區或寒冷的氣候區域）
- 水與營養液的再循環使用，減少成本的支出。
- 改善植物根部的氧氣交換，讓植物生長更健康快速。
- 減少或消除了許多土壤傳播的蟲害、 真菌和細菌等。
- 達到更高的作物產量。
- 免去除草以及耕作的辛苦。
- 水耕法能讓大多數農作物，如萵苣和草莓等的栽培從地面提高到對種植、 管理和收成都更為舒適的高度；提供更好的作業條件和較低的勞動投入。
- 免除了作物輪作和休耕的必要。
- 降低作物移植時要重新適應環境的衝擊。
水耕栽培系統分類
水耕系統基本上可以被歸納為三種類型：
- 循環式系統：營養液在供給植物之後會回流至中央貯液槽，然後再不斷地循環給植物，直到營養液需要被汰換和重新調配。
- 單排式Run-to-Waste RTW或Drain-to-Waste DTW系統：每次只添加給植物固定的營養液劑量，在時間內沒有讓植物吸收利用完的營養液會從生長介質下排掉且不再回收。生長介質需具有如土壤一樣相當良好的保水性，才能盡可能地替植物保留營養和水分。相較於循環式系統單排式的營養液的添加量與頻率都較少。
- 深水栽培式Deep Water Culture(DWC)系統及毛細給液法：在此一系統當中，植株本身則坐落於被保麗龍板或其他乘載物上，而多數根系則會被浸泡於一個富含氧氣與營養液的大型貯水池，因為根部需要充足的氧氣來進行養分以及水分的吸收。如果將根系完全置入營養液中而不提供任何氧氣，根系將會缺氧然後腐爛導致壞死。在另一種的系統當中，根系不完全浸泡於養液中，而是透過有毛細作用的生長介質，自下而上地傳導水分與養分，根系可以自行從介質當中獲取氧氣。
栽培介質的種類
椰殼纖維 ─ 是由椰子的外殼所加工而成的有機纖維。椰子的外殼原本的功能便是為種子以及果肉隔絕烈日的傷害與鹽分的侵蝕，同時作為不帶黴菌優良的栽培介質，還能為植物生長提供豐富的天然荷爾蒙。椰殼讓發芽和幼苗在起步時就更加強壯。椰殼纖維具有非常優異的空氣/水分比，更重要的是椰殼纖維是可再生的資源。
優點：
- 極高的保水和通氣能力
- 擁有很強的陽離子交換力。椰殼纖維製成的介質能夠儲存各種營養元素，再根據植物的需要來釋放，能更有效地被根系吸收。
- 有天然營養素和生長賀爾蒙。
- 來源絕大多數是有機、能夠自然分解、永續材質。
特別注意事項：
- 由於椰殼纖維本身擁有高含量的鈉以及雜質，使用前最好先經過清水沖洗、浸泡以及用緩衝液再度浸泡的過程來移除鈉以及雜質。
- 天然的椰殼纖維中還含有大量的鉀，而鉀元素在植物的吸收上會與鈣和鎂競爭。有鑑於此，使用適當的緩衝液與養分補償有助於避免此種狀況。
人造合成纖維 ─ 高效且耐用的水耕用介質。
優點：
- 結構維持時間較長
- 可以回收再利用
缺點：
- 保水效果較差
- 無法自然分解
岩棉 ─ 將玄武岩粉碎後高溫融化，吹風抽絲再交疊壓制成為棉塊狀。
優點：
- 相當輕巧、乾淨又無菌。岩棉擁有相當優良的空氣/水分比，構成根系生長的理想條件。
- 栽種者能夠自行決定和控制供給植物的養分，因為岩棉介質本身並不含任何營養。
特別注意事項：
- 大多數岩棉的pH值都相當高，使用前須沖洗以及浸泡緩衝液。
發泡煉石(陶粒LECA) ─ 由黏土高溫燒結膨脹製成，通常為表面粗糙的球狀造型，內部有許多細小中空氣孔，提供穩定的空氣/水分比，為根系提供適當的濕度。此外，此種栽培介質幾乎也不會釋放養分到水中，而且pH能維持在中性。
優點：
- 可重複使用
- pH值維持在中性
- 結構不會太過緊密
缺點：
- 相對於其他介質較重
- 由於排水性較好，乾燥的速度特別快，如果沒有穩定的澆灌系統根部將有可能過於乾燥。
- 原料來源存在一定的風險，有可能含有重金屬或其他雜質。