植物工厂作为设施园艺的最高级发展阶段，植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的系统，即利用计算机对环境温度、湿度光照、CO2浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内作物生长发育不受或很少受自然条件制约的省力型生产系统。植物工厂按光照来源可分为人工光植物工厂和太阳光植物工厂两种。植物工厂是全封闭式或半封闭式空间，环境控制等自动化高新技术周年连续生产的农业生产系统。植物工厂作为一个高技术、高投入和高产出的新兴产业，是现代生物技术、环境工程、机械传动和
自动化控制等高新技术综合集成的产物，也是设施农业发展的高级阶段，其主要特征包括：精确可控环境设施、工厂化作业、绿色环保和高密度生产等(杨其长，2012;杨其长，2016)。分析而言，起源于日本学者的植物工厂概念均存在一定的不足，主要表现在定义概括性过强，边界条件较为模糊，未涉及设施类型、设施密闭性和控制因素及其精度的差异性。这阻碍了人们对植物工厂的统一认识，混了系统技术研发方向和产业化应用方向，是有害的。
植物工厂应具备“工厂”基本属性的密闭式植物生产系统，生产的自动化程度是衡量植物工厂现代化和工厂化生产潜力的核心指标。从概括性和严谨性角度思考，植物工厂环境控制本质上包括三类:水肥自动化控制技术、环境因素自动化控制和植物产品生产空间管理技术。植物工厂植物生产要素的自动化管控可实现植物产品由种子到农产品的转变，其过程可能是整批次性的，也可能是分批次的，分区采收和连续递进采收，后者才是具有流水线特征的真正意义上的植物产品自动化生产。
植物工厂应是具有一定自动化程度的流水线式植物生产设施，植物产品的空间管理自动化是发展趋势。自动化的流水线分为产前(育苗)、产中(移栽定植+栽培)和产后(采收、包装)三个阶段，重点是产前与产中阶段。植物工厂的本质特征为生产要素的自动化控制，但植物工厂的自动化水平是有层次的，设施智能化水平是有划分的，不是一致的。基本内涵包括:
①植物工厂是一种植物生产设施，具有隔离或控制物质与能量与外界的交换的能力:
②生产空间的生长要素、洁净度采纳了不同控制程度的自动化管理，比如水肥一体化，温度、光照、湿度、C02浓度和气流速率等的控制;
③控制的自动化程度不同，既有开闭控制，又有自动化动态控制。人工控制和智能自动化控制结合，关键是控制措施可扩展并覆盖到植物工厂整个生产空间，而非局部4判定植物工厂的指标重要性图谱依次为水肥一体化、环境要素(温度、光照气流、湿度和 CO2浓度等)、操作管理(定植移栽、采收操作)。因此，植物工厂推荐定义应着力阐述其设施内的自动化控制本质特征。先前定义着眼于植物工厂最高阶段和理想形式，而忽略了植物工厂发展过程赋存的多种形态，难以囊括当前所有植物工厂模式，建议需要进行修正。植物工厂是指植物生长发育直接相关的部分或全部生产要素(环境因子和水肥供给等)全程可自动化调控并具有一定的植物生产流程的空间自动管理功能，实现植物规模化高效生产较少或不受外界环境干扰的设施生产方式(刘文科，2016)。基于这一定义，日光温室、多层建筑形式的设施模式在一定条件下也可被归为植物工厂，只要它具备定义本质特征。
关于植物工厂的分类，因所持的角度不同，其划分方式也各异。
方法一：
从建设规模上来分可分为大型(1000m以上)、中型(300~1000m)和小型(300m以下);
方法二：
从生产功能上来分可分为植物苗工厂、叶菜工厂、果菜工厂、果树工厂、组培苗工厂和中药材工厂等;
方法三：
按光能的利用方式不同来划分，共有两种类型，即太阳光利用型、人工光利用型。
其中，人工光利用型被视为狭义的植物工厂，称为人工光植物工厂，以连栋温室为代表的视为太阳光植物工厂。目前，第三种分类方法被普遍认同。该分类方法是按照植物生长中最重要的条件光能的来源来分类的，仅与光源类型有关，与生产要素管控自动化水平无关。因此，该分类体系无法评价植物工厂的现代化水准，无法评价生产效率水平、投资等，与植物工厂定义联系松散。而且，局部性特征的定义将误导公众对植物工厂的理解和认同。
生产要素管控自动化水平是判定设施系统是否是植物工厂的根本依据。自动化控制是指采用计算机或控制器，利用执行机构可按照需求将生产要素稳定或控制到一定水平的能力，是一种主动非被动过程。按照植物工厂生产要素的自动化程度法分为四类：
①环境要素部分控制型，控制生产要素包括温度、气流、光照、洁净度等部分环境要素;
②环境要素完全环境控制型，控制生产要素包括温度、湿度、CO2浓度、气流、光照、洁净度等全部环境要素;
③生长要素部分控制型，部分或全部环境要素、水肥要素、植物产品从育苗到采收空间管理实现了自动化水平;
④生长要素完全控制型，环境因素、洁净度、水肥以及植物产品从育苗到采收的空间管理完全实现了自动化管控，是植物工厂发展的最高级阶段。
