在第一轮“双一流”建设中，学校聚焦旱区农业高质量发展与生态环境建设重大需求，以“农学”一流学科建设为目标，依托国家和省部级科研基地，按“学术特区”机制组建五个学科群，通过管理体制与运行机制创新，着力打造学科高峰。
一是打破学院、学科界限，凝练重组学科方向。坚持以解决重大科学问题和关键技术为目标，整合重组相关一级学科的优势方向，按照世界一流、国内领先国际知名、国内一流三个层次，在五个学科群规划建设了19个学科方向。二是打破行政化管理思维，实行首席科学家负责制。遴选学术领军人才担任首席科学家，赋予首席科学家经费使用、PI团队选聘、考核评价等方面的自主权；学科群建立由首席科学家、方向负责人、PI组成的三级工作体制。三是打破均衡化发展思维，建立扶优扶强的支持机制。以“增量改革”方式，设立学科群建设专项经费、单列推免生指标、博士招生指标，建立研究人员灵活聘用机制，由首席科学家按照“扶优扶强”原则，重点扶持承担重大任务、有重大潜力的PI团队。四是打破传统评价机制，建立以团队和质量为导向的考核评价机制。对学科群和PI团队按整体进行考核评价，将面向世界学术前沿和服务国家战略所作出的重要贡献，以及在队伍建设、人才培养、国际交流与合作等方面的重要实绩作为考核评价、绩效奖励依据。五是打破条块分割管理传统，建立协同服务保障机制。建立校领导联系学科群机制，负责协调和解决学科群建设相关问题；建立学院学科群联席会议制度，统筹推进一级学科和学科群建设；由“双一流”建设办公室对学科群提供“一站式”服务。
学科群建设新模式充分激发了团队内生动力，促进了基础研究与应用研究融通发展、学科间学院间融通发展，对农学一流学科建设和学校整体发展发挥了重要的引领、带动作用。学科群8个学科方向达到世界一流，9个达到国内领先国际知名，支撑ESI农业科学进入全球前0.2‰、植物学与动物学进入全球前1‰。农学学科在ESI排名全球第18位，在上海软科世界一流学科排名全球第4位。