1780 wurde Thaer Mitglied der Königlichen Landwirtschaftsgesellschaft, die 1764 in Celle gegründet worden war. Sie bestand aus erfahrenen und fortschrittlichen Gutsbesitzern und Beamten, die gemeinsam daran arbeiteten, die veralteten Formen der landwirtschaftlichen Produktion zu verbessern. 1784 wurde Thaer in den hochangesehenen „engeren Ausschuss“ der Landwirtschaftsgesellschaft aufgenommen. Damit wählte Thaer endgültig die landwirtschaftliche Laufbahn.
Vor den Toren der Stadt kaufte er ab 1786 so viel Land, dass er einen Bauernhof mit 110 hannoverschen Morgen Acker und 18 Morgen Wiese besaß, den er zur Versuchswirtschaft entwickelte. Gleichzeitig leitete er die kleinen Versuchsflächen der Königlichen Landwirtschaftsgesellschaft.

Thaers Reformen förderten die Entwicklung der Landwirtschaft. In den größten Teilen Deutschlands herrschte seit Jahrhunderten die übliche Dreifelderwirtschaft – Brache, Wintergetreide, Sommergetreide mit Flurzwang. Die Nahrungsmittelversorgung für die immer steigende Bevölkerungszahl war nicht mehr ausreichend. Deshalb wurden fortlaufend Grünlandflächen zu Acker umgebrochen. Mit abnehmender Futtergrundlage sanken die Stallmistmenge und damit die Erträge auf dem Acker. Wohl waren Vorschläge gemacht, Futterpflanzen auf Brache anzubauen. Alte Rechte der Brachländereien (Trift- und Hutungsrechte, Gemeinschaftsweiden und Naturzehnten) standen den noch ungeklärten Problemen der Anbautechnik jedoch entgegen.
Albrecht Thaer löste das Problem in seiner Versuchswirtschaft. Er sah den landwirtschaftlichen Betrieb  als organische Einheit und nutzt die Brache zum Anbau von Futterpflanzen und Hackfrüchten, nachdem Flurzwang und Hutungsrechte eingeschränkt waren. Er zeigte, welchen Erfolg der Fruchtwechsel hat, wenn Getreide mit blattreichen Pflanzen, z.B. der Kartoffel, abwechseln. Diese Feldfrucht empfahl Thaer auch als Arzt zur vollwertigen Ernährung der Bevölkerung. Durch eigene Versuche förderte er die Entwicklung und den effektiveren Einsatz landwirtschaftlicher Geräte und Maschinen.

Neben der Verbesserung der Futtergrundlage durch Futter- und Hackfruchtbau gab er Impulse zur Züchtung der Nutztiere und wurde so Begründer der Fütterungslehre. Die Ergebnisse wurden für eine gezielte Rindvieh- und  Schweinehaltung genutzt. Vor allem aber entwickelte er eine systematische Schafzucht.

Nach Thaer ist die Wirtschaftlichkeit der landwirtschaftlichen Produktion grundsätzlich wichtiger als die Produktionstechnik. Darüber gibt sein bedeutendes Werk „Grundsätze der rationellen Landwirtschaft“, Lehrbuch vieler Generationen, auch heute noch aktuelle Hinweise. Er hatte als erster ein System der gesamten Landwirtschaftslehre aufgestellt.
Sein Versuchsbetrieb (heute Thaers Garten in den Allerwiesen) wurde ein bekanntes Besichtigungsobjekt. Er errichtete 1802 eine landwirtschaftliche Lehranstalt, um sein Erkenntnisse jungen Landwirten weiterzugeben. Sie gilt als die erste landwirtschaftliche Schule Deutschlands.

1803 erfolgte die Besetzung Hannovers durch die Franzosen. Dadurch zerschlugen sich viele größere Pläne Thaers. Dies führte zur Berufung Thaers nach Preußen, wo er das Rittergut Möglin in der Mark erhielt und die landwirtschaftliche Akademie gründete.

Albrecht Daniel Thaer starb am 26.10.1828