元朝掌管劝课农桑、水利、乡学、义仓诸事的中央官署。至元七年(1270)二月,始置司农司,以张文谦为司农卿,拟定劝农条画,设立四道巡行劝农司,每道派出劝农使和副使各一人巡行督促、检查农业生产及应兴办水利等事。仍命各路、府、州、县管民长官兼理农事,用心劝课,年终考其勤惰及农事成否,申报司农司及户部,作为考核官吏治绩优劣的依据之一。同年十二月,改为大司农司,命御史中丞孛罗兼大司农卿(后升大司农),以重其事,增设各道劝农使、副使为四员,并拨都水监归大司农司领导。十年,大司农司官集古今农家之书,删繁摭要,编成《农桑辑要》,刊刻进呈。十四年,大司农司罢,以劝农事属各道提刑按察司兼领;在此以前,都水监已改属工部。十八年,立农政院,专领武卫屯田。二十年,改为务农司,复改司农寺。二十三年,复立大司农司,掌全国农桑事,分设六道劝农司,每道置官四员。同年,诏以《农桑辑要》颁行诸路。二十七年,罢各遭劝农司,并人按察司,有关农桑事申报大司农司,纠察事申报御史台。大司农司秩正二品,置大司农、大司农卿、少卿、丞、经历、都事等员。
至元三十年,以参政燕公楠建议,置行大司农司于扬州,检括豪家隐占的南宋官田。元贞元年(1295),因所括隐占田亩数少,罢。