保护性耕作的大多数作业必须由机械完成，其所用机具种类比传统耕作机具少，但主要机具的结构和性能一般比传统机具复杂且要求高。
（一）免耕播种机（又称免耕覆盖播种机、免耕覆盖施肥播种机）
免耕播种机是保护性耕作的关键机具。
免耕播种机要同时完成播种和施肥作业，种子和肥料要播施到有秸秆覆盖的地里，有些还是免耕地，种床条件比传统耕作地要差。所以，免耕播种机除要有传统播种机的开沟、下种、下肥、覆土、镇压功能外，一般还必须有清草排堵功能、破茬入土功能、种肥分施功能和地面仿形功能。
1、小麦免耕播种机
小麦免耕播种机由于行距窄（一般为20cm），安装清草防堵装置困难，而且小麦播种机的播种质量要求高，所以难度大。
目前世界上保护性耕作技术推广较好的旱作农业大国如美国、澳大利亚等国在小麦免耕播种机上主要采取两种技术，以解决小麦免耕播种机的防堵等问题。一是采用圆盘式或尖角铲式开沟器，美国采用圆盘式较多，其特点是通过性好，但结构复杂，重量大，价格贵；澳大利亚采用尖角型较多，其结构简单，工作可靠，但容易挂草，通过性次于圆盘式。二是采用多梁结构，如澳大利亚采用尖角型开沟器的播种机一般有五道梁，梁与梁相距约1m左右，开沟器分别布置在不同的梁上。这样同一梁上的开沟器间距可达1m以上。其特点是播种机纵向距离长，只能采用牵引式，而且排种排肥要采用价格高的气力式结构。这两种免耕播种机均不适合我国地块小、拖拉机动力小及农民购买力低的现状。所以，适合我国国情的免耕播种机只能自行开发。
中国农业大学研制的2BMF-9型小麦免耕播种机基本采用双梁结构，使同一梁上的开沟器间距达到40cm（行距20cm），开沟铲采用试验筛选出的澳大利亚短翼型尖角铲，阻力小，对土壤的搅动小，有利于保墒。在开沟器前安装限深切草圆盘，能在一定的秸秆覆盖下顺利播种（250kg/亩产量的全部秸秆还田）；采用自行研制的专利产品复合型开沟器，实现种肥垂直分施，通过调节下肥管与下种管之间的距离及下种管的垂直高度，可以改变肥、种间距，肥种间距最大可达5cm以上，满足播种的同时施肥量大和深施肥的要求；开沟器安装在平行四边杆仿形机构上，能在地表不平的条件下保证播种质量。该机通过了农业部农机鉴定总站的性能检测。
2BMF-9型小麦免耕播种机配套动力为铁牛—55（65）拖拉机，但该机有自重大（约900kg），对拖拉机的悬挂机构要求高及价格相对较高的缺点，使该机的推广受到了一定的限制。
以2BMF-9型小麦免耕播种机为原型，中国农业大学、山西省农机局和山西新绛机械厂合作，共同开发了2BMF-11（9）（中型机）、2BMF-6（7）（小型机）等系列产品。其共同特点是采用短翼尖角开沟铲和复合型开沟器，取消了限深切草圆盘，取消限四边杆仿形机构，使得整机重量和价格下降，适应了推广的要求。此系列播种机目前已批量生产。
新绛机械厂生产的2BMF-11（9）型小麦免耕播种机，该机除采用短翼尖角铲和复合型开沟器外，地轮采用充气橡胶轮，可减少在秸秆覆盖地上的打滑现象，也不易粘土；镇压轮为空心橡胶型，也是为了减少粘土。该机配套动力为上海—50或铁牛—55（65）等拖拉机，其中11行机可适应较大、较平整的地块，工效较高；9行机则适应稍小地块，可减少小地块最后一趟播种时的重播量，同时由于整机幅宽较小，在地表不平的地块上播种时有利于提高播种质量。
新绛机械厂生产的2BMF-6（7）型小麦免耕播种机，其结构特点与中型机相同。配套动力为18马力小四轮拖拉机。若推广地的土壤比阻较小、配套拖拉机性能好时，可配7行机或用15马力小四轮拖拉机悬挂6行机；若推广地土壤比阻大，则一般18马力拖拉机只能拉动6行机。
河北农哈哈生产的2BMF-6（5）型小麦免耕播种机，其改进之处是用带抓地爪的铁质地轮取代充气橡胶地轮，前排梁上的开沟器采用折式铲柄，使开沟铲前伸，从而结构更加紧凑，重量和价格进一步下降。
2BMF-5型谷黍免耕播种机，主要为冷凉地区播种而设计。该机的特点是排种器采用细牙小排量排种器，以适应谷、黍播种量小的需要；加大了地轮宽度，可适应谷黍播种深度浅、播深要求严格的需要；行距大（28cm），适应谷黍作物的行距要求。
2、玉米免耕播种机
玉米免耕播种机在我国研制和使用较早，不少厂家都有适合一年两熟区小麦收获后的夏玉米免耕播种机，其中部分机型可用于一年一熟区的玉米免耕播种。
相对于小麦免耕播种机来说，玉米免耕播种机开发困难的一面是玉米秸秆量大、根茬粗大；容易的一面是玉米行距较宽（55～70cm），有利于防堵装置的布置。
下面以中国农业大学研制的2BMQF-4C型玉米免耕播种机为例，介绍玉米免耕播种机的清草防堵装置、破茬入土装置、种肥分施装置和地面仿形装置及各自的特点。
1）清草防堵装置
玉米免耕播种机为避免秸秆缠绕机件或堵塞机体，主要采用以下几种清草防堵装置：
切草盘＋分草板式防堵装置这种清草防堵装置是在开沟器前安装一个限深切草圆盘，在限深切草圆盘和开沟器之间安装分草板，机器前进时，限深切草圆盘先将秸秆和土壤切开（可切断部分干燥腐烂的秸秆），分草板（入土）将秸秆和杂草分到两边，随后的开沟器可在没有秸秆或秸秆较少的情况下开沟播种。试验表明，这种防堵装置可在玉米秸秆量为4～5吨/公顷的情况下通过。
八字形双圆盘分草装置在开沟器前安装两个成八字形布置的凹面圆盘，对粉碎后的玉米秸秆有很强的分草排堵作用。在土壤表面有干土层时，还可将干土豁开，使种子种在湿土上。但这种装置对土壤翻动量大，豁开的土壤容易跑墒。
切草盘＋轮齿式拨草器图7所示这种清草排堵装置为中国农业大学研制的专利产品。切草盘先将秸秆切开，并起到限深作用。在切草盘后安装成八字形的两个轮齿在机器前进时将秸秆分到两边，然后进行开沟播种。这种排堵装置排堵能力强（可达10吨/公顷），而且除圆盘切土外，几乎不搅动土壤，有利于保墒。
带状粉碎式清草排堵装置这种装置是秸秆粉碎机与播种机的有机结合。为了减少粉碎阻力，只在播种开沟器前安装粉碎刀，机器前进时，由动力输出轴驱动的粉碎刀将秸秆粉碎并甩到开沟器后方两侧。这种装置有很强的排堵能力，但整机重量大、结构复杂，价格也较高。
2）破茬入土装置
免耕地面比较坚硬，又有作物根茬，故要求选择入土能力强的开沟器。目前玉米免耕播种机上采用的有双圆盘开沟器、靴式开沟器、锄铲式开沟器和尖角式开沟器等。
双圆盘开沟器不易缠草或挑起根茬，但豁开的土壤跑墒多且不易回土；靴式开沟器能产生较好的沟形，在秸秆覆盖地上也有很好的通过性能，但这两种开沟器均需要较大的正压力才能入土，同时实现种肥分施较困难，尤其是深施肥不易实现。
锄铲式开沟器多用于一年两熟区小麦收获后玉米的铁茬播种，在一年一熟区的玉米秸秆覆盖地上使用有一定的困难。
尖角形开沟器是中国农业大学在保护性耕作研究过程中引进、试验筛选的澳大利亚开沟器，它具有入土能力强，沟形窄（动土量小），自动回土能力强、结构简单、工作可靠，价格低廉等特点。在中国农业大学研制的2BMQF-4C玉米免耕播种机上即采用此种开沟器。
3）种肥分施装置
我国玉米种植时施肥量大，一般在20kg/亩以上，玉米的行距大，这样，每行的下肥量也大，在播种的同时施肥时，为了避免烧伤种子，种、肥之间应有4～5cm的间距。目前玉米免耕播种机上种肥分施的方式也是有三种：侧分施、垂直分施和侧深施。
中国农业大学研制的2BMQF—4C玉米免耕播种机采用与小麦免耕播种机相同的复合型开沟器，实现种肥垂直分施，种、肥间距在5cm以上，可满足大施肥量下不烧种子的要求。
山西新绛机械厂生产的2BMF-4（2）型玉米免耕播种机采用种肥侧施，即用两个开沟器，一个施肥，一个下种，间距在8～10cm，由于入土浅，故动力消耗小。
4）地面仿形装置
由于有秸秆覆盖和缺少平地作业，保护性耕作地表不如传统平整，为了保证播深一致，大多数中型玉米免耕播种机采用平行四边杆单体仿形装置，改善了播深的均匀性。但一般与小型拖拉机配套的两行玉米免耕播种机则为整体仿形。
中国农业大学研制的2BMQF-4C玉米免耕播种机，该机采用专利产品切草盘＋轮齿式拨草轮清草防堵，采用带短翼式开沟铲的复合型开沟器实现破茬入土和种肥垂直分施，另有平行四边杆仿形机构实现单体仿形。该机与铁牛—55（65）拖拉机配套。
山西新绛机械厂生产的2BMF-4型玉米免耕播种机，该机采用双圆盘式清草防堵装置，短翼铲式开沟器，双开沟器实现种肥侧施，肥、种间距可达8～10cm。单体仿形。配套动力为铁牛—55（65）或上海—50拖拉机。
山西新绛机械厂生产的2BMF-2型玉米免耕播种机，除配套动力为小四轮拖拉机和采用整仿形外其它结构与2BMF-4型机相同。
3、深松机
深松是在翻耕基础上总结出来的利用深松铲疏松土壤、加深耕层而不翻转土壤、适合于旱地的耕作方法。深松能调节土壤三相比，改善耕层土壤结构，提高土壤的蓄水抗旱能力。深松形成的虚实并存的土壤结构有助于气体交换、矿物质分解、活化微生物、培肥地力。因此，在旱地保护性耕作中，深松被确定为一项基本的少耕作业。
根据保护性耕作的要求和作业特点，经试验认为：没有必要年年深松，因为深松后土壤的蓄水抗旱能力不仅仅取决于土壤结构，更大程度上取决于深松后降水的多少，如果深松后降水多，则深松确实能多蓄水；反之，如果深松后降水簋少，反而会跑墒。所以一般认为：在土壤容重达到1.3g/cm3（壤土）或1.4g/cm3（粘土）以上时或在开始进行保护性耕作的地区，为了打破多年传统耕作形成的犁底层，第一年可进行深松。以后视情况而定。
保护性耕作的深松作业是在秸秆覆盖条件下进行，所以要求有较强的通过性，目前生产上使用的深松机主要分为立柱式（凿式和铲式）和倒梯形深松机两种。
立柱式深松机具有良好的入土性能，但松土后地表普遍留有松土沟，会影响后续的播种作业质量，另外，由于立柱式深松机为单排梁，深松单体之间的单距较小，在秸秆覆盖量大时会产生堵塞现象。
倒梯形全方位深松机松土性能好，松土后地表平整，土壤搅动量小，但这种深松机所需动力大，而且在秸秆覆盖地易产生堵塞现象。
中国农业大学旱地保护性耕作课题组研制的1SY-120型带翼铲深松机是专为适应保护性耕作地深松而设计的。该机具有如下特点：
采用从澳大利亚引进的凿铲式立柱，入土性能好；
铲柱上安装有翼铲，且翼铲的深度可调。这样可实现底层单隔深松，表层全面疏松；
深松机铲柱安装在前后两排梁上，相邻深松铲之间的横向和纵向间距大，在秸秆覆盖地有良好的通过性能；
深松机后带有纹杆式镇压轮，保证深松后地表平整。
4、浅松机
研究发现，带大箭铲的浅松机是保护性耕作播前作业的最佳机具，其作用有松土（减少播种开沟器的开沟阻力）、除草、平地等。图11所示为中国农业大学研制的与中型拖拉机配套的适合玉米保护性耕作的行间浅松机，图12所示与小四轮拖拉机配套的适合小麦性耕作的全面型小型浅松机，。以上两种浅松机均为试验机型，目前尚定型产品。
5、其它机具
除以上机具外，机械化保护性耕作实施中还需要秸秆粉碎机、喷雾机、缺口圆盘耙或弹齿耙等，根据需要有时也要用到旋耕机，这些机具没有特殊的要求，与传统作业机具性能要求相同。