成熟的小麦籽粒从田间收回，直到进仓贮藏的过程，包括收割、脱粒、清粮、干燥、贮藏等环节。根据小麦成熟程度、品种特性、生产条件、当地农事安排的天气特点等来确定适宜的收获时间，采取适当的收获方法。
小麦成熟程度是决定收获期的主要依据。熟期分为乳熟期、蜡熟期和完熟期。乳熟、蜡熟期又分为初、中、末三个阶段，根据植株和籽粒的色泽、含水量等来确定。乳熟期的茎叶由绿逐渐变黄绿，籽粒有乳汁状内含物。乳熟末期籽粒的体积与鲜重都达到最大值，粒色转淡黄、腹沟呈绿色，籽粒含水率约45～50％，茎秆含水率65～75％；蜡熟期籽粒的内含物呈蜡状，硬度随熟期进程由软变硬。蜡熟初期叶片黄而未干，籽粒呈浅黄色，腹沟褪绿，粒内无浆，籽粒含水量30～35％，茎秆含水量40～60％。蜡熟中期下部叶片干黄，茎秆有弹性，籽粒转黄色，饱满而湿润，种子含水量25～30％，茎秆含水量35～55％。蜡熟末期，全株变黄，茎秆仍有弹性，籽粒黄色稍硬，含水量20～25％，茎秆含水量30～50％。完熟期叶片枯黄，籽粒变硬，呈品种本色，含水量在20％以下，茎秆含水量20～30％。
最适宜的收获阶段是蜡熟末期到完熟期。适期收获产量高、质量好、发芽率高。但是种植小麦面积大时，不可能全部在最适期收完，必须适当早收，这样可使大部分小麦在适期内收获。过早收获，籽粒不饱满，产量低，品质差。收获过晚，籽粒因呼吸及雨水淋溶作用使蛋白质含量降低，碳水化合物减少，千粒重、容重、出粉率降低，在田间易落粒，遇雨易穗上发芽，有些品种还易折秆、掉穗。人工收割和机械分段收获宜在蜡熟中期到末期进行；使用联合收获机直接收获时，宜在蜡熟末至完熟期进行。留种用的麦田在完熟期收获。若由于雨季迫近，或急需抢种下茬作物，或品种易落粒、折秆、折穗、穗发芽等原因，则应适当提前收获。
中国小麦收获期由南向北逐渐推迟；华南冬麦区收获期在3月中旬至5月上旬；西南冬麦区在4月底至6月上旬；长江中下游冬麦区在5月中旬至6月上旬；黄淮冬麦区在5月底至6月中旬，北部冬麦区在6月中旬至6月下旬；东北春麦区在7月中旬至8月中旬；北方春麦区在7月上中旬，部分地区迟至8月；西北春麦区在7月中旬至8月中旬前后；新疆冬春麦区的冬小麦在6月底至7月初，北疆春小麦在8月上旬，南疆春小麦在7月中旬；青藏高原的成熟期一般迟到8月下旬至9月中旬。
收获方法分为分别收获法、分段收获法、直接联合收获法。分别收获法是用人力、畜力或机具分别进行割倒、捆禾、集堆、运输、脱粒、清选等各项作业；此法可根据各自生产条件灵活运用，投资也较少，但功效低，进度慢，且一般损失较大。分段收获法是利用在蜡熟中期至末期割倒的小麦茎秆仍能向籽粒输送养分的道理，把收割、脱粒分两个阶段进行。第一阶段用割晒机或经改装的联合收获机将小麦植株割倒铺放成带状，进行晾晒，使其后熟；第二阶段用装有拾禾器的联合收获机进行脱粒、初步清选。分段收获的优点是，能比直接联合收获提早5～7天开始；能提高作业效率与机械利用串，加快收获进度；能提高干粒重、品质和发芽率；可减少落粒、掉穗及破碎率等损失；减少晒场及烘干机作业量；便于提前翻地整地；减少草籽落地。分段收获不但产量较高，质量好，而且成本低。分段收获的技术要求，除应注意割倒的适期外，还需掌握割茬高度16～22厘米，放铺宽度1．2～1．5米，麦铺厚度6～15厘米，放铺角度10～20度，割后晾干2～5天内及时拾禾脱粒等。
直接联合收获法是用联合收获机在田间一次完成割刈、脱粒、初清。此法也具有作业效率高、损失少、收割质量好的优点。直接联合收获的技术要求，剖茬高度适宜，籽粒总损失率及破碎率低，清洁率高，作业进度快。为了更好地适应农业技术要求，谷物联合收获机的发展趋势是大马力自走式，增大割刀行程和转速，加大滚简直径及宽度，增加逐秆分离面积，改进清选装置，对割台高度、喂入量、转速等进行自动控制和监视；有的收获机还装有麦秆切割、撒施设备，利于秸秆还田。
清粮和干燥是在脱粒后迅速把籽粒的夹杂物清除干净，降低籽粒含水量。小麦籽粒贮存的安全水分标准为1.4％以下，在此范围内，高温多湿地区水分要低，大气干燥、气温较低地区水分可稍高；长期储存要低，短期储存可稍高；种用要低，粮用可稍高。中国传统清粮用手簸风扬，现在大的生产单位已采用扬场机或大型清粮机。干燥的方法有自然干燥与人工干燥两种；中国自古采用日晒干燥，现在还是主要的干燥方法，但已发展到有能容纳数百吨小麦的大型机械化晒麦场。人工干燥是根据谷物平衡水分原理，将具有适当温度、相对湿度低的空气通过粮层或散落流动的籽粒，带走籽粒中的水分，以降低含水量，往复循环数次，使达到要求的标准。现已制造出大、中、小不同型号的干燥机在推广使用。太阳能、远红外线干燥机等也在试制和试用。
进仓贮藏是小麦收获最后的一个重要环节。主要任务是尽量保持原有品质，麦种还要保持高发芽率，防止不应有的损失。贮藏时必须控制籽粒水分与温度，做到防霉、防虫、防鼠、防雀、防火；种子还要防混杂。
