Düngemittel sind Stoffe, die Nutzpflanzen zugeführt werden und ihr Wachstum fördern. Der deutsche Chemiker Justus von Liebig fand im 19. Jahrhundert heraus, dass das Wachstum der Pflanzen unmittelbar vom Angebot an Mineralsalzen abhängt. Dabei führte Liebig ein legendäres Experiment durch: Pflanzenreste glühte er in einem Porzellantiegel solange, bis nur noch ihre Asche übrig war. Bei der Untersuchung der Asche fand der Chemiker Rückstände von Salzen dieser Spurenelemente: Stickstoff, Phosphor, Kalium, Natrium, Calcium, Magnesium, Eisen und Kupfer.

Viele Böden sind heute arm an Stickstoff und müssen deshalb mit stickstoffhaltigen Salzen gedüngt werden. Gedüngte Pflanzen wachsen schneller und geben größere Ernteerträge. Nitrate wie Ammoniumnitrat, welches aus Ammoniak und Salpetersäure gewonnen werden kann, sind als Düngemittel hierfür besonders geeignet, weil sie chemisch gebundenen Stickstoff enthalten. Das Haber-Bosch-Verfahren ist das wichtigste Verfahren zur Herstellung von Düngemitteln. Durch den Einsatz von Düngemitteln kann der Ernteertrag pro Hektar Bodenfläche erheblich gesteigert werden.
 
Bei einem zu intensiven Düngereinsatz besteht jedoch die Gefahr einer Überdüngung der Böden. Dies führt zu einer Anreicherung von Nitraten und Phosphaten im Gemüse und im Grundwasser. Da die Algen in den Gewässern ebenfalls Stickstoff- und Phosphorsalze als Nährstoffe benötigen, kann es zu einer übermäßigen Algenvermehrung kommen, einer Eutrophierung, dem Gewässer wird durch eine Beschleunigung der Fäulnisvorgänge Sauerstoff entzogen und es kippt um. Das übermäßige Angebot an Nährstoffen in einem Gewässer führt nur zu einem vorübergehenden Wachstum und letztendlich zu einem Artensterben. Durch einen gezielten Einsatz von Düngemitteln und vor allem durch eine konsequente Umsetzung des ökologischen Landbaus kann die Belastung der Gewässer erheblich reduziert werden.
 
Die anorganischen Mineraldünger werden aufgrund ihrer Inhaltsstoffe und ihres Einsatzbereiches in verschiedene Gruppen eingeteilt. Die am häufigsten zugeführten Spurenelemente sind Stickstoff, Phosphor und Kalium.

Organische Dünger werden aus pflanzlichen und tierischen Abfällen hergestellt. Bodentieren und Mikroorganismen bilden aus diesen Abfällen den nährstoffreichen Humus. Im Komposthaufen wandeln sich die Abfälle innerhalb eines Jahres in einem Fäulnisprozess zu humusreichem Dünger um. Kompost und organische Dünger enthalten wesentlich weniger Spurenelemente im Vergleich zu den Mineraldüngern. Der Ernteertrag ist daher für einen Hobbygärtner nicht so groß wie bei einem Mineraldüngereinsatz, aber der Boden wird gelockert und die Düngung wirkt nachhaltig. Außerdem finden sich beim ökologischen Landbau weniger Rückstände im Gemüse.
 
Die als Stickstoffdünger eingesetzten und getrockneten Ausscheidungen von Seevögeln nennt man Guano. Guano wurde bereits von den peruanischen Indianern als Dünger eingesetzt. Er kam erstmals im Jahr 1804 nach Europa. Die in der Landwirtschaft allseits bekannte Gülle besteht vorwiegend aus flüssigen Tierausscheidungen. Sie eignet sich vor allem wegen ihres Gehalts an Harnstoff als Dünger. Mist ist eine Mischung aus Kotabfällen und Stroh. Die Abfälle eignen sich nicht nur als Düngemittel, sondern dienen auch in Biogasanlagen der Energieerzeugung.