Face aux nouveaux challenges de l’agriculture mondiale, des systèmes de production innovants doivent être construits à l’échelle de l’exploitation agricole. Les expérimentations sont difficiles à réaliser à cette échelle. Aussi, la modélisation permet d’évaluer ex-ante les multiples impacts des innovations proposées. Les auteurs proposent, dans cet objectif, un cadre conceptuel basé sur 3 sous-systèmes (biophysique, technique et décisionnel). Les atouts et limites de ce cadre sont illustrés sur 3 cas d’études. Le premier présente un modèle conceptuel, qui décrit les règles de décision dans la conduite des cultures de salade dans le Sud de la France. Le second présente un modèle informatisé des 3 sous-systèmes qui permet d’étudier les stratégies d’irrigation sur des exploitations produisant du foin dans le Sud de la France. Le dernier présente un tableur destiné à aider les exploitations laitières au Maroc à concevoir de nouvelles stratégies pour la gestion du troupeau et la production de fourrage. L’article décrit les enseignements concernant le processus de modélisation, l’adéquation entre types de modèle et leurs utilisations, et l’intérêt de mobiliser les acteurs dans le processus de modélisation.