Im Garten seines Pfarrhauses stellte Pfarrer Mayer über viele Jahre landwirtschaftliche Versuche an und beobachtete daneben die bäuerliche Arbeit auf den Höfen. In zahlreichen Schriften erklärte Mayer den Bauern natürliche Zusammenhänge in Feldbau und Viehhaltung. Neben der Verbreitung seiner Erkenntnisse durch Zeitschriften und Bücher beriet Mayer Fürsten und Bauern. Er machte die Hohenloher Bauern unter anderem mit dem Anbau der ihnen damals noch unbekannten Kartoffel vertraut. Anfangs empfahl er die Kartoffel nur zur Viehfütterung, später dann vor allem zum menschlichen Verzehr. Zur besseren Nutzung der Äcker schlug Mayer den Bauern vor, ihre Brachflächen mit Klee zu bepflanzen. Dadurch gewannen sie zusätzliches Viehfutter für die von Mayer empfohlene Stallhaltung des Viehs. Erwünschter Nebeneffekt der Stallhaltung war der verstärkte Anfall von Mist, der als Dünger auf den Äckern dienen konnte. Auch dank Mayers Vorschlägen nahm die Viehzucht in Hohenlohe zu und wurde für die Bauern lohnend. Das Schlachtvieh wurde unter dem Namen bœuf de Hohenlohe bis nach Frankreich verkauft, vor allem nach Paris. Die verbesserte Dreifelderwirtschaft, die heute noch Grundlage für die landwirtschaftliche Bearbeitung ist, geht ebenfalls auf Pfarrer Mayer zurück. Er empfahl den Bauern, ihre Felder mit Gips (wegen dessen Kalkreichtum), Kompost, Stallmist, Gülle und Straßenschmutz zu düngen und so den teilweisen Nährstoffmangel der Böden zu beheben. Der Erfolg war erstaunlich, und Mayer wurde unter dem Namen Gipsapostel weit bekannt. Auch die Einführung der Futterrübe und der Mostobstanbau in der Region gehen auf Pfarrer Mayer zurück. Zu den bedeutendsten Schriften Mayers gehörte das Lehrbuch für die Land- und Haußwirthe (1773). Darin beschrieb er ein in der Region verbreitetes zweistöckiges Wohnstallhaus; die Wärme des Stalls im Erdgeschoss heizte die darüberliegenden Wohnräume mit. Dieser Bautyp wurde im 20. Jahrhundert als Pfarrer-Mayer-Haus bekannt, obwohl Mayer keineswegs dessen Erfinder war. Durch seine fortschrittlichen Bewirtschaftungsmethoden gehört Johann Friedrich Mayer zu den einflussreichsten Agrarreformern des ausgehenden 18. Jahrhunderts. Mayer gilt auch als bedeutendster Volksaufklärer während der sechziger und siebziger Jahre des achtzehnten Jahrhunderts. Um die soziale Situation der Landbevölkerung zu verbessern, klärt Mayer seine Leser eben nicht nur über zu verändernde landwirtschaftliche Methoden auf, sondern setzt sich energisch und freimütig für eine Änderung der Agrarverfassung ein, fordert die Aufhebung der Frondienste und eifert gegen die Jagd- und Triftgerechtigkeiten der Grundherrn. Die Spannbreite der von ihm behandelten Themen ist groß. Neben den vielfältigen Fragen und Problemen, die sich unter die rein agrartechnischen Themenbereiche Anbau, Düngung, Ernte, Viehhaltung etc. einreihen lassen, geht es in seinen Schriften auch immer wieder um sozialethische und diakonische Fragen seiner Landgemeinde. Er ist einer der wenigen, die Missstände mit Unbefangenheit und Freimütigkeit nicht nur dort kritisieren, wo sie gebildete Leser der Zeit erwarten dürfen, sondern sie – etwa bei den Frondiensten – auch in Schriften für das Volk geißeln. Typischer für andere ist, dass gesellschaftliche Missstände, statt sie offen zu benennen, dadurch kritisiert werden, dass ihnen die Beschreibung besserer Zustände, pflichtbewusster Obrigkeiten und menschenfreundlicher Gutsbesitzer entgegengestellt wird.
