The substitution between rural labor and machinery has been a key determinant of farm production, structure, and efficiency in most developed countries and is expected to play a key role in shaping the future of Chinese agriculture. Using disaggregated farm‐level data from Hebei and Shandong provinces of China, we calculated the Allen and Morishima elasticities of substitution between labor and machinery. These elasticities were based on seemingly unrelated regressions and three‐stage least squares estimates of the translog cost function and input cost share functions. In contrast to previous studies, we dissaggregate machinery inputs into three categories: large, medium, and small. In addition, the issue of endogeneity in output quantity and input prices is also addressed. The results show strong evidence of substitution between labor and the three categories of machinery inputs. The findings also support substitution among the three categories of machinery themselves. La substitution entre la main‐d'œuvre agricole et la machinerie constitue un déterminant fondamental de la production, de la structure et de l'efficacité des exploitations agricoles dans la plupart des pays développés et elle devrait jouer un rôle clé dans l'évolution de l'agriculture chinoise. À l'aide de données désagrégées sur les exploitations agricoles situées dans les provinces chinoises de Hebei et de Shandong, nous avons calculé les élasticités de substitution d' Allen et de Morishima entre les facteurs de la main‐d'œuvre et de la machinerie. Le calcul de ces élasticités est basé sur des régressions apparemment indépendantes (SUR) et sur la minimisation des moindres carrés en trois étapes (3SLS). Contrairement aux études antérieures, nous avons subdivisé la machinerie en trois catégories : grosse, moyenne et petite. Nous avons également examiné l'endogénéité de la quantité d'extrants et des prix des intrants. Les résultats de notre étude illustrent clairement la substitution entre la main‐d'œuvre et les trois catégories de machinerie et appuient aussi la substitution entre les trois catégories de machinerie.