机械化保护性耕作的主要内容是，在满足作物生长条件的基础上，尽量减少田间作业，秸秆粉碎还田覆盖地表(残茬覆盖)，残茬覆盖率应不小于30%，采用机械化和半机械化措施保证播种质量。机械化保护性耕作的实质是以复式机械化作业为保障，通过少耕、免耕来减少对土壤扰动，并用秸秆残茬覆盖地表，达到保水、保土、增肥的效果，从而实现节水抗旱、增产增收、保持水土、降耗增效的目的。
一、秸秆覆盖技术
农作物秸秆经机械作业处理后留在地表做覆盖物，是保护性耕作技术体系的核心。秸秆的处理方法主要有以下方式：①秸秆粉碎处理。粉碎前茬作物秸秆后抛撒，使秸秆均匀地覆盖在地表。该技术代表性的机具有锤(片)爪式秸秆粉碎还田机、甩刀式秸秆粉碎还田机。②直立秸秆处理。在风沙大的地区，收获后对秸秆不做处理，秸秆直立在地里，播种时将秸秆按播种机行走方向撞压，使其倒伏在地表，用免耕播种机进行播种作业。③留根茬处理。在使用作物秸秆的地区，作物收获时，留根茬高度在10～30厘米，播种前进行灭茬、深松、起垄。灭茬深松起垄机是比较先进的机型。④粉碎浅旋处理。在风沙较大的地区，秸秆粉碎后，用旋耕机浅旋表土，使作物秸秆与旋耕层土壤混合。
二、免少耕播种技术
实施保护性耕作的一项关键技术是机械化免少耕播种技术。免耕播种指用免耕播种机将种子和肥料播施到有秸秆覆盖的地里，一次完成破茬开沟、施肥、播种、覆土和镇压作业；少耕播种则需经必要的地表作业(耙地、浅松)进行播种。主要方式有：①播种施肥处理。即用免耕播种机一次完成开沟、播种、施肥、覆土、镇压作业。②带状旋耕播种施肥处理。即用带状旋耕播种施肥机一次完成带状开沟、播种、施肥、覆土、镇压作业。
三、杂草、病虫害控制和防治技术
为了使覆盖田块的农作物在生长过程中免受病虫草害的影响，保证农作物正常生长，目前主要用化学药品防治病虫草害，也可结合浅松和耙地等作业进行机械除草。化学除草可分为播种前、播种后出苗前和出苗后作物生长的初期。作物生长过程中也可使用除草剂杀灭杂草。病虫害的防治主要是依靠化学药品对种子进行包衣或拌药处理，防治苗期作物病虫害；作物生长期可根据病虫害发生情况进行药物防治。选用植保机具时，应结合农村实际，以小型为主，可选用喷雾机具、喷粉机具和超低量喷雾机具。
四、深松技术
深松的主要作用是疏松土壤，打破犁底层，增强降水入渗速度和数量。深松方式可分为局部深松和全方位深松。局部深松选用单柱、凿形铲式深松机进行深松作业，深松深度为23～35厘米。全方位深松可采用倒V型全方位深松机，根据不同土壤条件进行相应的深松作业，深松深度为35～50厘米。深松最好在播前且秸秆处理后进行，适宜土壤含水率在15%～22%，一般每2～4年深松1次。
五、秸秆残茬处理技术
秸秆残茬处理是指采用机械作业切碎、消除作物根茬。其作用是提高播种机的通过性和播种质量，并充分利用根茬自身的有机养分来增加土壤有机质，以达到培肥地力的目的。根茬切碎的同时，地表下8～10厘米内的土壤在一定程度上被松动和搅碎，这样既增加了土壤的通透性，又有利于提高地温，减少土壤中水分的蒸发，蓄水保墒，同时为后续的种床准备作业提供了保障，提高播种机特别是免耕播种机的通过性和播种质量。