无土栽培的实质是用营养液代替土壤，而营养液的产生，是以李比西的植物矿质营养学说为依据的。因此，矿质营养学说是无土栽培的理论基础。早在1840年，李比西就提出矿质营养学说，认为作物是通过吸收溶解于水的无机物来进行生长发育的。以后，许多学者进一步证实，补充和完善这一学说。

1842年德国科学家卫格曼和波斯托罗夫等人利用容器砂培成功。

1859－1865年，萨克斯和克诺普应用化学分析方法分析植物体，明确了其中含有氮、磷、钾、钙、镁等营养元素，并首先利用无机肥料配制营养液，培育作物获得成功。

1935年，美国科学家霍格兰和阿农等人分析研究了不同土壤溶液的组成及浓度，进一步阐明了添加微量元素的必要性。并对营养液中营养元素的比例和浓度进行了大量的研究，在此基础上发表了许多营养液配方。

在上述理论的指导下，经过长期研究，终于使无土栽培发展成为一门新技术，并使其实用化。

无土栽培的基本原理，就是不用天然土壤而根据不同作物的生长发育所必须的环境条件，尤其是根系生长所必需的基本条件，包括营养、水分、酸碱度、通气状况及根际温度等，设计满足这些基本条件的装置和栽培方式来进行无须土壤的作物栽培。