การปลูกพืชหมุนเวียน (อังกฤษ: Crop rotation หรือ Crop sequencing) เป็นระบบการเกษตรกรรมที่ใช้การปลูกพืชหลายชนิดที่ต่างชนิดกันในบริเวณเดียวกันตามลำดับของฤดูเพื่อให้ได้ประโยชน์หลายอย่างเช่นเพื่อเลี่ยงการสร้างสมของตัวกำเนิดโรค (Pathogens) หรือ ศัตรูพืช (Pest) ที่มักจะเกิดขึ้นถ้าปลูกพืชชนิดเดียวต่อเนื่องกัน นอกจากนั้นก็เพื่อสร้างความสมดุลของสารอาหารเนื้อดินที่ไม่ถูกดูดออกไปจากการปลูกพืชชนิดเดียวเป็นเวลานาน การปลูกพืชหมุนเวียนที่ทำกันมามักจะเป็นการปลูกพืชที่ช่วยสร้างเสริมไนโตรเจนโดยการใช้ปุ๋ยพืชสด (green manure) พร้อมกับการ ปลูกธัญพืชและพืชชนิดอื่น ซึ่งเป็นองค์ประกอบของระบบการปลูกพืชหลากชนิด (Polyculture) (ที่ตรงกันข้ามกับ ระบบการปลูกพืชชนิดเดียว (Monoculture) นอกจากนั้นการปลูกพืชหมุนเวียนก็ยังเป็นการปรับปรุงโครงสร้างของดิน (soil structure) และ ความสมบูรณ์ของดิน (soil fertility) โดยการสลับเปลี่ยนระหว่างการปลูกพืชรากลึกกับพืชรากตื้นระบบการปลูกพืชหมุนเวียนเป็นระบบที่ใช้กันมานานตั้งแต่สมัยโบราณเช่นในสมัยโรมันที่ใช้ระบบเกษตรกรรมสองแปลงที่เกษตรกรจะปลูกพืชในแปลงหนึ่งและไถอีกแปลงหนึ่งว่างไว้สำหรับการเพาะปลูกในปีต่อไป หรือเมื่อมาถึงยุคกลางยุคกลางที่วิวัฒนาการเป็นระบบเกษตรกรรมสามแปลงที่ใช้กันต่อมาจนถึงคริสต์ศตวรรษที่ 20