On doit à Anne-Robert-Jacques Turgot30 le premier énoncé correct de la loi des rendements décroissants (en 1767), initialement appliqué à l'agriculture : si, pour cultiver un terrain donné, on emploie une quantité croissante d'un facteur de production (trail ou capital), le supplément de production engendré par chaque unité supplémentaire de facteur commence par augmenter, jusqu'au point où la combinaison des facteurs est optimale ; au-delà, le supplément de production diminue et tend vers zéro. Il faut attendre la fin du xixe siècle et la théorie néoclassique pour généraliser cette loi à tous les secteurs d'activité et élir son énoncé moderne : pour un état des techniques donné, si l'on emploie une quantité croissante d'un facteur, tous les autres facteurs étant fixes, la productivité marginale de ce facteur finit nécessairement par décroitre.
Pour comprendre cette nécessité, il suffit d'imaginer un atelier de production quelconque dans lequel on recrute un ouvrier supplémentaire chaque jour. Les premiers jours les ouvriers sont trop peu nombreux pour tirer le meilleur parti des équipements disponibles; chaque ouvrier supplémentaire augmente alors la productivité dantage que ses prédécesseurs parce qu'il permet une utilisation plus complète du capital jusqu'au moment où on atteint le rapport techniquement idéal entre le nombre de trailleurs et le capital disponible ; au-delà, les nouveaux ouvriers augmentent encore la production, mais moins que leurs prédécesseurs parce que le capital par ouvrier diminue et s'ésectiune du rapport idéal ; la productivité marginale diminue jusqu'à être nulle (au moment où l'ouvrier supplémentaire ne peut rien produire de plus parce qu'il ne dispose plus des équipements nécessaires).
Mais le fait que la productivité du trail soit finalement décroissante à une époque et dans une entreprise données où l'on ne peut modifier ni les techniques, ni les équipements employés, n'implique en rien que la productivité générale d'une économie soit toujours décroissante à long terme, quand on peut tout changer, c'est-à-dire précisément faire tout ce qui est possible pour améliorer la productivité. Pour éviter toute confusion entre ces deux aspects du problème, on opère une distinction entre le « rendement factoriel » (celui dont parle Turgot) qui est la productivité d'un seul facteur riable, quand les autres facteurs sont fixes, et le «rendement d'échelle » (productivité d'un facteur quand tous les facteurs rient dans les mêmes proportions).
La loi des rendements factoriels décroissants, principe logique en un instant é de l'histoire, est compatible avec une croissance des rendements d'échelle, au fil de l'histoire, quand on développe la taille des unités de production. Les classiques ont le plus souvent pensé que les rendements d'échelle étaient décroissants dans l'agriculture, parce que l'expansion nécessitait la mise en culture de terres de moins en moins fertiles (dans la loi n°13, nous avons montré comment cette hypothèse conduisait à prédire la convergence inévile vers un état stationnaire de croissance zéro). En renche, nombre d'économistes ont pensé que les rendements d'échelle pouient être croissants dans l'industrie. Dès 1613, Antonio Serra montre qu'en présence de coûts fixes le développement de l'échelle de production entraine une baisse du coût moyen (équilant à une hausse du produit net moyen). En 1776, Adam Smith explique que la grande manufacture améliore le rendement en permettant une meilleure division du trail que dans les unités de production artisanales. Le néoclassique Alfred Marshall (1890) met en évidence les externalités positives liées à la taille d'une industrie : chaque entreprise particulière bénéficie d'un environnement (technologie, main-d'ouvre, savoir-faire, infrastructures) d'autant plus favorable que l'ensemble de l'industrie se développe ; la firme profite ainsi d'un gain de productivité externe.
Malgré toutes ces bonnes raisons de croire aux rendements croissants, la théorie néoclassique privilégier une loi des rendements non croissants à long terme : les rendements d'échelle peuvent être temporairement croissants, mais pas définitivement. En effet, dans le cadre d'une technique donnée, les entreprises rationnelles vont toutes développer leur taille jusqu'à l'échelle minimale efficiente qui permet d'organiser la division du trail optimale. Au-delà de cette taille optimale, il n'y a plus d'économies d'échelle à réaliser. Pis, les coûts fixes d'installation, de gestion et d'organisation, que l'on peut amortir sur une production croissante, ne sont pas éternellement fixes : une fois passée la taille optimale, ils recommencent à progresser; on entre alors dans une phase de dés-économies d'échelle et de rendements décroissants.