测土配方施肥，考虑到作物、土壤、肥料体系的相互联系，其理论依据主要有以下几个方面。
（一）作物增产曲线证实了肥料报酬递减律的存在。因此，对某一作物品种的肥料投入量应有一定的限度。在缺肥的中低地区，施用肥料的增产幅度大，而高产地区，施用肥料的技术要求则比较严格。肥料的过量投入，不论是哪类地区，都会导致肥料效益下降，以致减产的后果。因此，确定最经济的肥料用量是配方施肥的核心。
（二）作物生长所必需的多种营养元素之间有一定的比例。有针对性地解决限制当地产量提高的最小养分，协调各营养元素之间的比例关系，纠正过去单一施肥的偏见，实行氮、磷、钾和微量元素肥料的配合施用，发挥诸养分之间的互相促进作用，是配方施肥的重要依据。
（三）在养分归还（补偿）学说的指导下，配方施肥体现了解决作物需肥与土壤供肥的矛盾。作物的生长，不但消耗土壤养分，同时消耗土壤有机质。因此，正确处理好肥料（有机与无机肥料）投入与作物产出、用地与养地的关系，是提高作物产量和改善品质，也是维持和提高土壤肥力的重要措施。
（四）测土配方施肥又是一项综合性技术体系。它虽然以确定不同养分的施肥总量为主要内容，但为了充分发挥肥料的增产效益，施肥必须与选用良种，肥水管理耕作制度，气候变化等影响肥效的诸因素相结合，配方肥料生产要求有严密的组织和系列化的服务,形成一套完整的施肥技术体系。