山口県は海に多く接するため漁業が盛んですが、農業も地域ごとの特徴ある気候を生かして広く営まれています。2020年の農業産出額は約589億円で全国42位です。そのうち、約145億円は米が占めます。米は、極早生（ごくわせ）から晩生（おくて）のさまざまな品種を作っており、県のオリジナル品種である「晴るる」は山間部で作られています。また「西都の雫（さいとのしずく）」という県オリジナルの酒米もあり、酒造りが盛んな県です。
その他の産出額は、野菜・果実合わせて約209億円、畜産が約182億円です。
海を隔てて西隣の福岡県、東に隣接する広島県など大消費地も近い山口県ですが、主には県内で地産地消をしています。

山口県で収穫量の多い農産物として、47都道府県中5位のレンコンが挙げられます。地域の名を冠した「岩国レンコン」も、県で生産されているブランド作物の一つです。
県では、他にも県オリジナルの農産物が生産されています。かんきつの一種「せとみ」とその中でも一定品質を満たしたものに名付けられる「ゆめほっぺ」や、ブロッコリーと中国野菜のサイシンのかけあわせ「はなっこりー」、県の伝統果樹であるかんきつ「長門ゆずきち」、重さ500グラム以上などの基準をクリアした「萩たまげなす」など多種多様です。
畜産では、一定の条件を満たした県産和牛肉をブランド化した「やまぐち和牛燦（きらめき）」、県のみで飼育され生産頭数の少なさから“幻の牛”とも呼ばれる「無角和牛」などの畜産物があります。

農業就業人口の減少は大きく、またその平均年齢は全国4番目に高い71.4歳（2019年時点）で高齢化も進んでいます。
こうした課題からも、県は「担い手支援日本一」を旗印に掲げ新規就農を厚くサポートしています。県独自の支援策として、50歳以上の新規就農者への研修支援や、新規就農者を雇用する農業法人に対して研修費用の助成も行っています。また、就農を考える人のために農家への見学ツアーや、営農技術を学べる「やまぐち就農支援塾」など、県・市町・団体が一丸となった支援に取り組んでいます。
こうした支援により、近年の新規就農者数は増加傾向です。