植物正常生长发育不可缺少的营养元素。缺乏必需元素植物将不能完成其生活史。已知植物体内化学元素的种类多达70余种，这些元素对植物生命活动并非都是必需的。早在19世纪中期J.萨克斯等人已开始利用溶液培养研究植物体内化学元素的必需性，至19世纪末已经明确植物正常生长发育所需的十大元素。至20世纪又先后证实了一些元素的生理必需性。

美国学者D.I.阿农和P.R.斯托脱1939年在国际植物营养学会议上提出了判别必需元素的三项准则：①缺乏该元素时，植物生长发育过程受到阻碍，不能完成正常生活史。②缺乏该元素时植物出现的症状，只有加添该元素才能恢复或预防。③该元素在植物营养上具有直接效应，不是由于改善了生长环境（包括土壤或空间环境的化学、物理和微生物条件）而产生的间接效应。

根据上述准则，目前已知高等植物的必需元素有碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、钾（K）、硫（S）、钙（Ca）、镁（Mg）、铁（Fe）、锰（Mn）、铜（Cu）、锌（Zn）、钼（Mo）、硼（B）、氯（C1）16种。随着实验技术的发展必需元素的种类还可能增加。

有些元素，如钠（Na）、硅（Si）、钴（Co）、钒（V）等，虽非必需元素，但对某些植物的生长有利。如钠能改善甜菜等亲钠植物的生长，硅有利于水稻、玉米等谷类植物的生长。这类元素称为有益元素。有些元素，如汞（Hg）、砷（As）、铅（Pb）等，在土壤中浓度过高时对植物有毒害作用，被称为有害元素。

主要包括组成重要的有机物质，参与能量的贮存与释放，调节生理生化过程等多方面作用，在此基础上影响植物的生长发育和繁殖。碳、氢、氧、氮、磷是构成蛋白质和核酸的组成元素，蛋白质、核酸是细胞质、细胞核和酶的关键组分，也是生物遗传，细胞增殖的物质基础。其他具有生理活性的多种重要物质，如叶绿素、维生素、植物激素等也都需要必需元素参与组成。叶绿素含有氮、镁，在生物合成过程中还需要铁、锰、硫、锌等元素参加。磷脂酰胆碱等是生物膜的主要成分，缺磷时生物膜形成受阻。能量贮存与释放和磷、硫有着密切关系。植物通过光合磷酸化和氧化磷酸化形成高能磷酸化合物。含有高能巯基的辅酶A是氨基酸、脂肪、碳水化合物转化时的必需因素。许多必需元素作为酶的组分和活化因子，参与多种生理生化过程。除了氮是酶蛋白的必需组分外，许多复合酶中含有金属离子，如钼是硝酸还原酶的组分，锌参加碳酸酐酶的组成，多酚氧化酶则含有铜，有些元素如钾、硼等虽然并不参加细胞结构物质的组成，但在调节生理功能中有重要效应。金属离子作为酶的活化剂影响许多重要代谢过程。多达60余种酶需要一价阳离子来活化，而以K⁺最为有效。二价阳离子也是多种酶类的活化因子。如催化糖酵解。三羧酸循环中若干种酶的活化都需要Mg²⁺。有的离子可以形成具有强烈活化效应的复合物，如由Ca²⁺和钙调素（Calmodulin，CaM）形成的“Ca²⁺—CaM”复合物，能够激发多种酶类活性和调节细胞功能。在生物氧化电子传递中金属离子也占有重要位置，细胞色素系统，铁氧还素，末端氧化酶等都包含有铁、铜、锰等离子，Fe³⁺⇌Fe²⁺、Cu²⁺⇌Cu⁺的相互转变推动了氧化还原反应的进行，有些元素影响着植物的水分代谢，钾、氯等元素在维持细胞膨压中起着重要作用。氮、钙、锌等元素对细胞增殖、植株生长效应特别显著，开花结实又与磷、硼等元素关系更为密切。