Vertikalna farma je velika kula s više razina, svaka sa zemljom i usjevima. Dickson Despommier, profesor znanosti o okolišu na Sveučilištu Columbia, došao je na ideju na prijelazu tisućljeća kao rješenje za povećanje broja stanovnika i smanjenje dostupnosti netaknutog poljoprivrednog zemljišta. Njegov vertikalni dizajn farme ima 30 katova i veličine je gradskog bloka. Visoki dizajn omogućio bi postavljanje vertikalne farme u središte urbanih područja, eliminirajući troškove prijevoza.
Despommier tvrdi da je 800 milijuna hektara, ili 8% ukupne kopnene mase zemlje, trenutno posvećeno poljoprivredi. Povijesno gledano, 15% ove zemlje bilo je uništeno lošim poljoprivrednim praksama. Mnogi znanstvenici predviđaju krizu hrane u ovom stoljeću ako se ne poduzmu koraci protiv nje. “Horizontalna” poljoprivreda, kako je možemo nazvati, odgovorna je za širenje brojnih bolesti i parazita, kao što su gripa, bjesnoća, žuta groznica, denga groznica, malarija, tripanosomijaza, ankilostoza i šistosomijaza, osobito u tropima. Kako bismo zaštitili okoliš i sveli na najmanju moguću mjeru globalne vektore bolesti, Despommier predlaže da krenemo okomito s našim poljoprivrednim operacijama.
Budući da bi vertikalna farma bila strogo kontrolirano okruženje, mogli bi se postići visoki prinosi. U zaštiti zatvorenih prostora, kontinuirana poljoprivreda može se dogoditi u različitim klimatskim ili ekološkim okolnostima.
Vertikalna farma bi trebala biti neovisno funkcionirajući ekosustav, jer bi bila odvojena izvana. Bube bi se morale držati vani na neodređeno vrijeme, a biljke bi trebale odgovarajuću ventilaciju. Bilo koji truli organski materijal trebao bi se reciklirati ili jeftino zbrinuti. Što je struktura učinkovitija, potrebno je manje održavanja, a u konačnici i veći povrat ulaganja za njezine vlasnike. U daljoj budućnosti, vertikalna farma mogla bi biti potpuno automatizirana.
Poljoprivreda u zatvorenom prostoru korištena je prije, prvenstveno za usjeve niske veličine kao što su začinsko bilje i rajčica, ali projekt vertikalne farme bi to povećao i omogućio proizvodnju većih usjeva kao što je pšenica. Jedno od ograničenja bila bi nemogućnost uzgoja stoke, osim ako nije jako prilagođena unutarnjem okruženju. Dugoročno gledano, postoji snažan poticaj da se odmakne od stoke zbog velike količine hrane potrebne za prehranu životinje dok ne dođe do točke u kojoj se može isplativo zaklati. Uz uspjeh, tehnike vertikalne farme mogle bi se primijeniti i na poljoprivredu u svemiru ili na drugim planetima. Ova se ideja često čuje u vezi s izrazom “urbana održivost”.