Eine vertikale Farm ist ein großer Turm mit mehreren Ebenen, jede mit Erde und Pflanzen. Dickson Despommier, Professor für Umweltwissenschaften an der Columbia University, hatte die Idee um die Jahrtausendwende als Lösung für die steigende Bevölkerung und die schrumpfende Verfügbarkeit von jungfräulichem Ackerland. Sein vertikales Farmdesign hat 30 Stockwerke und ist ungefähr so groß wie ein Stadtblock. Das Hochhausdesign würde es ermöglichen, die vertikale Farm im Zentrum von Stadtgebieten zu platzieren, wodurch Transportkosten entfallen.
Despommier behauptet, dass derzeit 800 Millionen Hektar oder 8% der gesamten Landmasse der Erde landwirtschaftlich genutzt werden. Historisch gesehen wurden 15% dieses Landes durch schlechte landwirtschaftliche Praktiken ruiniert. Viele Wissenschaftler sehen in diesem Jahrhundert eine Nahrungsmittelkrise voraus, wenn nichts dagegen unternommen wird. Die „horizontale“ Landwirtschaft, wie wir sie nennen könnten, ist für die Verbreitung zahlreicher Krankheiten und Parasiten wie Grippe, Tollwut, Gelbfieber, Dengue-Fieber, Malaria, Trypanosomiasis, Hakenwurm und Bilharziose vor allem in den Tropen verantwortlich. Um die Umwelt zu schützen und globale Krankheitsüberträger zu minimieren, schlägt Despommier vor, dass wir unsere landwirtschaftlichen Betriebe vertikal betreiben.
Da eine vertikale Farm eine streng kontrollierte Umgebung wäre, könnten hohe Erträge erzielt werden. Beim Schutz der Innenräume kann eine kontinuierliche Bewirtschaftung unter unterschiedlichsten klimatologischen oder ökologischen Bedingungen erfolgen.
Eine vertikale Farm müsste ein eigenständig funktionierendes Ökosystem sein, da sie von außen getrennt wäre. Ungeziefer müssten auf unbestimmte Zeit draußen gehalten werden und Pflanzen müssten ausreichend belüftet werden. Verrottendes organisches Material müsste recycelt oder kostengünstig entsorgt werden. Je effizienter die Struktur, desto weniger Wartungsaufwand und letztendlich die höhere Kapitalrendite für ihre Eigentümer. In fernerer Zukunft könnte die vertikale Farm vollständig automatisiert werden.
Indoor-Landwirtschaft wurde zuvor hauptsächlich für kleinformatige Pflanzen wie Kräuter und Tomaten verwendet, aber ein vertikales Farmprojekt würde dies vergrößern und die Produktion größerer Pflanzen wie Weizen ermöglichen. Eine Einschränkung wäre die Unfähigkeit, Vieh zu züchten, es sei denn, es wäre stark an die Innenumgebung angepasst. Langfristig besteht ein starker Anreiz, sich von der Nutztierhaltung zu entfernen, da eine große Menge an Nahrung benötigt wird, um ein Tier zu füttern, bis es einen Punkt erreicht, an dem es gewinnbringend geschlachtet werden kann. Mit Erfolg könnten vertikale Farmtechniken auch auf die Landwirtschaft im Weltraum oder auf anderen Planeten angewendet werden. Dieser Gedanke wird oft in Verbindung mit dem Begriff „urbane Nachhaltigkeit“ gehört.