1953年8月袁隆平大學畢業，他被分配到偏遠落後的湘西雪峰山麓安江農校任教。在那裏，年輕的袁隆平除了滿腔熱情地投入教學外，在業餘時間總是一股勁地搞試驗研究。當時，蘇聯科學家米丘林的“梨蘋果”是家喻戶曉的，對一般人來說，他們關注的是“梨蘋果”的味道，而袁隆平卻在研究理論法則與實踐技術，他認真研讀了關於無性雜交、嫁接培養、環境影響等理論，著手進行各種瓜果嫁接試驗。後來他又從外文報刊了解到了孟德爾、摩爾根近代遺傳學說的某些觀點，他對這些觀點進行正反方麵的比較研究，對“無性雜交”所產生的“無性雜種”不能遺傳等現象進行理論分析，使自己在這一領域的知識不斷豐富，見解不斷加深。1959年後，中國連續三年自然災害，糧食嚴重短缺，大饑荒奪去數千萬人的生命，有良心有責任感的袁隆平感到心憂無比。中國以農立國，人口眾多，吃飯是第一大事。於是，他將“讓所有人不再挨餓”奉為終生的追求，決心為解決我國糧食問題做出貢獻，發誓要培育出新的高產優質水稻品種。
1964年2月22日，袁隆平與鄧哲結婚。在袁隆平的科研生涯中，始終有妻子鄧哲的支持，在最艱苦的歲月裏，也是妻子給了他勇氣。
在袁隆平研究雜交水稻的頭幾年，由於需要天然雄性不育稻株，鄧哲冒著烈日，在農場幫著丈夫尋找。連續兩年，他們花費了無數汗水和心血，終於找到了六株稻株。
“文革”開始後，袁隆平遭到了造反派的攻擊，秧苗也被破壞，袁隆平的科研積極性受到很大的打擊。多虧鄧哲不住地給他打氣：“隆平，別急。他們造反派最多把我們雙雙開除。你去當農民，我就當農婦。隻要不離開上地，雜交水稻一定可以搞出來的！”這給了袁隆平莫大的動力和信心。
1964年6月到1965年7月，在一年多時間裏，袁隆平檢查了14000餘株稻穗，分別在四個水稻品種中找到了六株雄性不育株。經過兩年的實驗與觀測，獲得了新發現，產生了新的突破，他撰寫的論文《水稻的雄性不孕性》在中國科學院出版的《科學通訊》上發表了，這是一篇對雜交水稻研究具有劃時代意義的論文，它一經發表，就立即引起了學界震動，引起國家科委領導的高度重視。1969年，袁隆平被調到了湖南省農業科學院正式專職搞雜交水稻研究。1973年10月，袁隆平發表了題為《利用野稗選育三係的進展》的論文，正式宣告我國劑型雜交水稻“主係”配套成功。這是我國水稻育種的一個重大突破，由袁隆平發起的“第二次綠色革命”也從此拉開了序幕。在這之後，袁隆平和他的助手們成果不斷，捷報頻傳。
2003年10月12日，《光明日報》頭版報道說袁隆平主持的“超級雜交稻育種”又創新奇跡，其新組合885/0293平均畝產達到817.37公斤。最高畝產835.2公斤。
雜交水稻的培育成功，震動了世界，國際上稱之為“第二次綠色革命”，給整個人類帶來了無盡的福音。世界傑出的農業經濟學家唐·帕爾伯格稱讚說：“袁隆平為中國贏得了寶貴的時間，他增產的糧食實質上降低了人口增長率。他在農業科學方麵的成就擊敗了饑餓的威脅。他正引導我們走向一個豐衣足食的世界。”跟隨袁隆平將近20年，現任國家雜交水稻研究中心科研部部長的鄧華鳳說：“我們創造的財富比微軟要多得多。”