談到雜交水稻的成功，可以用這樣一個公式來說：知識+汗水+靈感+機遇=成功。有知識是很重要的；有了知識，又發奮努力，才會有靈感；再加上好的機遇，才有可能獲得事業上的成功。如果沒有平常日積月累的知識，即使流再多的汗水，在科學上也出不了靈感：即使機遇再好，也可能視而不見。——袁隆平
在上世紀60年代，許多人認為水稻雜種優勢利用幾乎不可能。但玉米、高梁能實現雜種優勢利用，為什麼水稻不能搞？世上無難事，隻怕有心人。選育水稻雄性不育係是關鍵，袁先生從大田中苦心尋找，終於找到了無花粉型、敗育型、花粉退化型等一批雄性不育材料供研究。——（雜交水稻專家）羅孝和描繪解題藍圖
水稻的祖籍在我國南方，遠古的河姆渡人就已經種植水稻了。
後來，水稻的種植不斷向北和向高海拔發展，使原來生長在南方的秈稻不斷分化，形成現在眾多的水稻品種。按稻種來分，有秈稻、粳稻；按米質黏性來分，有秈稻、糯稻；按生育期長短來分，有早稻、中稻、晚稻；按栽培製度分，有單季稻、雙季稻、再生稻等。
袁隆平從那株穗大粒多的“天然雜交稻”看到了雜交的優勢，國外對雜交玉米、雜交高梁的成功試驗，堅定了他緊緊抓住“雜交水稻”研究課題不放鬆的決心。
他一心想著攻克雜交水稻的科研難題，查找資料，田間調查，日思夜想，有天晚上居然夢見雜交水稻研究成功了，為農民帶來了大豐收。
作為嚴謹的科技工作者，袁隆平知道要把夢想變成現實，需要付出艱辛的勞動。他不是那種隻有夢想的人，更是一個要把夢想變成現實的實幹家。
經過精心設計，攻克雜交水稻的藍圖在他的腦子裏漸漸清晰起來，形成了解答這道世界難題的具體方案；利用水稻雄性不育性，進而培育出不育係、保持係和恢複係，通過“三係”配套的方法，代替人工去雄雜交，來產生大量的雜交種子。
這種“三係”雜交水稻，不育係、保持係和恢複係缺一不可，必須互相配套，珠聯璧合，才能達到成功培養雜交水稻的目的。
他設計的“三係”在生產中的應用關係圖示如下：
A為雄性不育係；B為雄性不育保持係；R為雄性不育恢複係；F為雜交一代，保持係和恢複係另設專門種子田。
為了實現“三係”配套，他進一步設計了分三步走的具體行動方案：
第一步：尋找天然的“雄性不育植株”。他認為，雄性不育係的原始親本是一株自然突變的雄性不育株。雜交高梁的研究也是從天然的雄性不育株開始的。他由此推斷，水稻也可能存在天然的雄性不育株。這一步是培育不育係的基礎。
第二步：篩選和培育保持係。即必須尋找和培育出一種和雄性不育係雜交，使其後代永遠能保持雄性不育的性狀，以解決雄性不育係傳宗接代的問題。
第三步：篩選和培育恢複係。即還要尋找和培育一種和雄性不育係雜交，使它們的雜種第一代恢複雄性可育的能力，能自交結實，隻要它們的優勢強，就可以將它們利用於大田生產。
這就是他設想的“三係法”雜交水稻。
尋找和培育出了符合生產要求的“三係”以後，利用“三係”進行循環雜交，就能完成不育係繁殖、雜交稻製種和大田生產應用這樣一整套“三係”雜交水稻生產的程序了。
以上就是袁隆平首創的雜交水稻“三係法”理論設計和解題方案。
按照這個思路，首先就要在自然界找到天然的水稻雄性不育株，作為新的育種材料。他認定，雄性不育係的原始親本是一株自然突變的雄性不育株。
怎樣才能找到天然的“雄性不育株”呢？這個“雄性不育株”，袁隆平從沒看過，中外資料上也從來沒有報道和介紹過，要在成千上萬畝水稻田裏找這麼一株特殊的稻穗，無異於大海撈針。
袁隆平下決心要把它找出來。他走進茫茫綠海的水稻王國，開始了艱辛的尋找。
一個驚喜的發現
又一個稻穗揚花的季節到了。
這是1964年的夏天，驕陽似火。安江農校的水稻田裏，早稻正在陽光的照射下吐穗揚花。
袁隆平走在稻田裏，一壟一壟、一行一行地尋找著。他一手拿著鑷子，一手握著放大鏡，不時地停下來，用放大鏡觀察揚花的稻穗。
看到的所有稻穗，都是正常的。他要找的雄性不育株偏偏是不正常的稻穗，也就是一種開著病態的雄花的稻穗。
一天過去了，又一天過去了，他還是一無所獲。
汗水浸濕了衣服，太陽曬脫了皮，他仍然尋找著。
到了第八天，他改變了尋找的戰術，決定一穗一穗地觀察。這樣，勞動強度更大了。他心裏清楚，稻穗揚花就那麼十多天的時間，錯過了這個季節，又要等到明年。