2004年6月25日，十届全国人大常委会第十次会议审议通过《中华人民共和国农业机械化促进法》，并于2004年11月1日起正式实施。这是我国第一部关于农业机械化方面的法律，共八章35条，围绕农机的科研开发、质量保障、推广使用、社会化服务和扶持措施等环节做出了规定。这部法律的实施，标志着我国农业机械化进入了依法促进的新阶段。《促进法》实施十年来，我国农机化事业飞速发展并实现了两个历史性跨越，即我国农机化发展实现了从初级阶段迈入中级阶段的历史性跨越；我国农业生产方式实现了从过去以人畜力传统生产方式为主转变为当今以机械化生产方式为主的历史性跨越。农业机械化发展为实现农业现代化、粮食生产“十连增”和农民增收“十连快”提供了强有力的物质技术支撑。

2003年12月31日，中共中央国务院出台《关于促进农民增加收入若干政策的意见》，要求“提高农业机械化水平，对农民个人、农场职工、农机专业户和直接从事农业生产的农机服务组织购置和更新大型农机具给予一定补贴”，首次将农机购置补贴项目上升为全国“三补一减”重要的惠农支农政策。此后10年间，中央财政投入农机购置补贴资金规模从最初的7000万元到2014年的237.5亿元，实施范围从最初的66个县到覆盖全国所有的农牧业县。政策的实施对于推动我国农机化发展、优化农机装备结构、扩大农村内需、加快农业现代化进程等作出了重大贡献。

2004年5月1日，《中华人民共和国道路交通安全法》开始正式实施，明确了农机管理部门对上道路行驶的拖拉机登记、检验、核发牌证和对拖拉机驾驶员考试、发证，以及对驾驶培训学校、培训班的资格管理等职责。同时将农用运输车纳入汽车管理，农机管理部门不再负责农用运输车的牌证管理工作。这部法律规定对拖拉机的牌证管理，由过去的“委托”明确为法律授权农机部门负责，首次法定了农机安全监理的职能，确立了农机部门执法主体的地位。

2004年9月13日，国务院以第417号令公布《收费公路管理条例》。《条例》规定：“进行跨区作业的联合收割机、运输联合收割机（包括插秧机）的车辆，免交车辆通行费。”国家将实行多年的跨区机收优惠政策以法规的形式固定下来，并将优惠范围从联合收割机拓展到运输收割机的车辆，进一步优化了农机跨区作业环境。

2005年中央一号文件中提出要“改革传统耕作方法，发展保护性耕作”，这是继农机购置补贴后又一项农机化工作被写入中共中央一号文件。保护性耕作作为促进农业可持续发展的关键技术之一，推动了我国旱作地区实现传统耕作方式的加快变革，促进了农业可持续发展，对我国生态文明建设具有重要的推动作用。

2005年8月1日，农业部、财政部和国家发改委联合颁发《国家支持推广的农业机械产品目录管理办法》，列入《目录》的产品，可以按照有关规定，享受国家促进农业机械化的财政补贴、金融扶持等优惠政策支持。10年来，《目录》的实施充分发挥了国家推荐、引导农民购买限价使用农业机械的作用，优化了我国农机装备机构，有效推进了我国农机化科学发展。

2006年11月，西藏自治区人民政府对农机化管理、监理机构做出重大决策，决定在自治区农牧厅设立农业机械化管理处，原公安部门承担的拖拉机注册登记管理工作移交农牧部门负责。同时，在各地（市、县）农牧局相关科室增加农业机械化行政管理职能，力推农机化事业上新台阶。至此，全国各省（市、区）已全部设立了农机化管理机构。