从建国到1978年，山东省的农业机械化事业历经曲折，经历了以国家投入为主的国有国营农机发展期和以国家补贴、集体投入为主的国营、集体经营农机发展期，农机化从无到有，为以后快速发展打下了坚实的基础。改革开放30年来，山东省农业机械化发展大体经历了3次“农机热潮”。
　　———以农民自买自用小型农业机械为主要特征的第一次农机热潮（1978～1993年）。伴随着以家庭联产承包责任制为基础、统分结合的双层经营机制的确定，1983年的中央1号文件《当前农村经济政策的若干问题》明确指出：“农民个人或联户购置农副产品加工机具、小型拖拉机和小型机动船，从事生产和运输，对于发展农村商品生产，活跃农村经济是有利的，应当允许；大中型拖拉机和汽车，在现阶段原则上也不必禁止私人购置。”党和政府新的政策使农民由此获得了自主购买、经营农业机械的权力，突破了建国30多年来农业机械由国家经营的单一模式，山东省农村掀起了一次千家万户搞农机的热潮。并逐步形成以农民投资、经营为主体，国家、集体、农民个人和联合经营、合作经营等多种形式经营农业机械的新局面，到1993年，全省农业机械数量和品种迅速发展，农机总动力比1978年增长了2.2倍，其中小型拖拉机和配套机具分别增长了6.8倍和16.2倍，形成了以小型农业机械为主的发展格局。山东省农作物耕种收机械化水平也达到48.3%，比1978年增长了22.5个百分点。山东省农机化的快速发展在解放生产力的同时，推动了劳动力自身的进一步解放，农业机械替代出的农村剩余劳动力开始参与到工业化、城市化的伟大历史进程中，为这一时期乡镇企业的快速发展和小城镇的建设逐步提供了坚实的物质基础和丰富的劳动力资源。
　　———以开展小麦跨区作业农机社会化服务为主要特征的第二次农机热潮（1994-1999年）。1994年，党的“十五”大确定了建立社会主义市场经济体制的改革目标，7月1日，国家取消了农用平价柴油。至此，国家在计划经济体制下出台的农机化优惠政策全部取消。农业机械化进入了以市场为导向，以服务效益为中心的发展阶段。这一时期，全省农机化服务的社会化、市场化进程进一步加快，小麦联合收获跨区作业的服务模式开始兴起。
　　小麦联合收获跨区作业极大地提高了机械利用率，大幅度地提高了联合收割机的经济效益，成了农业生产的亮点和农民收入新的增长点。在小麦联合收获跨区作业的带动下，机耕、机播等其它生产环节的跨区作业也在部分地区开始起步。这一阶段全省再一次掀起了农机销售淡季不淡、农民持币待购的“农机热潮”。这一次“农机热”的特点是农民从主要购买小型拖拉机或农用载重汽车跑运输，转换到争相购买联合收获机等田间作业机械搞跨区作业。到1999年，全省农机总动力达到6096.6万千瓦，农机总值295.5亿元，农用拖拉机达到137.6万辆，联合收割机4.24万台，分别是1994年的1.6倍、1.9倍、1.8倍和14.6倍，农作物耕播收综合机械化水平为55.9%，比1994年增长7个百分点。农业机械的大量增加，特别是小麦联合收获机的迅速增加，使全省小麦基本实现了生产过程机械化，成为全省主要农作物中率先基本实现机械化生产的作物。世代相传的落后生产工具和“面朝黄土背朝天”的劳动方式，正在被机械化生产所代替，“耕地不用牛，收割不用愁，播种不用人拉耧”，这一农民多年的梦想，在齐鲁大地逐渐变为现实。
　　———以创新为动力，以优化结构、提升水平、科学发展为主要特征的第三次“农机热潮”（2000-2008）。历史的车轮驶入21世纪，我国进入工业化中期，党中央、国务院高度重视农业、农村和农民问题，从2004年起连续下发五个“一号文件”，提出了“统筹城乡发展”和“工业反哺农业、城市支持农村”的方略，做出了发展现代农业、扎实推进社会主义新农村建设的部署。在这一时代背景下，山东省确立了“立足大农业、发展大农机、服务新农村”的农机发展新思路。通过实施农业机械化创新示范工程，推动了农业机械化的技术创新、机制创新、管理创新、服务创新，农机化事业呈现出全面协调、快速发展的良好局面，为全省粮食增产、农业增效、农民增收，为现代农业和建设社会主义新农村做出了历史性的贡献。这一阶段是山东省改革开放以来农机化发展的最好时期，农机装备结构进一步优化，农机化水平得到了全面提升，农机社会化服务的水平和能力进一步增强，农机管理规范化水平进一步提高。其主要特点有以下几点：
　　一是农业机械化法规体系建设取得了重大进展，农业机械化发展的扶持政策有了新突破。2005年3月省人大重新修订了《山东省农业机械管理条例》，2007年9月21日省人大颁布了《山东省农业机械化促进条例》，进一步强化和规范了农机管理工作。从2004年起，山东省逐年加大农业机械购置补贴力度和范围，2008年，中央和省财政用于农机购置补贴补助的资金已达2.8亿元。
　　二是农机装备总量突飞猛进，装备结构进一步优化。自2000年来，全省农业机械化出现了强劲的发展势头，农机装备总量迅速增加。到2007年末，全省农机总动力达9917.8万千瓦，农业机械原值达555亿元，分别是1999年末的1.6和1.9倍。大中型机械快速增加，大中型拖拉机数量增长了1.2倍，配套机具增长了近1倍；联合收割机数量增至11万台，增长了1.6倍。同时，随着山东省农机化创新示范工程的深入开展，从粮食作物到经济作物，从林业、牧业、渔业到农副产品加工业等各类机械都有了技术上的突破和数量上的发展，使山东省农业机械化的发展初步展现出“大农业、大农机”的特征。农用航空事业从无到有，经过几年的建设，目前济南平阴农用航空服务站已完成包括购置四架农用飞机的基本建设，并于2007年首次承担了全省的飞防灭蝗任务，取得了圆满成功，开辟了山东省农用飞机执行大规模航空植保作业的先河。