1、袁隆平在中國率先開展水稻雜種優(yōu)勢利用研究。在他撰寫的第一篇論文《水稻的雄性不孕性》中，提出了：“要想利用水稻雜種優(yōu)勢，首推利用雄性不孕性”。他的理論與研究實(shí)踐是對經(jīng)典遺傳學(xué)理論的挑戰(zhàn)，否定了水稻等“自花授粉作物沒有雜種優(yōu)勢”的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，極大地豐富了作物遺傳育種的理論和技術(shù) 。

2、袁隆平解決了三系法雜交稻研究中的三大難題。一是提出用“野生稻與栽培稻進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交”的技術(shù)方案，終于找到了培育雄性不育系的有效途徑，于1973年實(shí)現(xiàn)了不育系、保持系和恢復(fù)系的“三系”配套。二是育成強(qiáng)優(yōu)勢的雜交水稻“南優(yōu)2號”等一批組合，并在生產(chǎn)上大面積應(yīng)用，成為世界上第一位成功利用水稻雜種優(yōu)勢的科學(xué)家。三是突破了制種關(guān)，過去的研究認(rèn)為，水稻異交率僅2.4%，雜種一代種子產(chǎn)量極低，離生產(chǎn)要求相距甚遠(yuǎn)；國際水稻所1971年開始研究，1973年放棄，原因也就是當(dāng)時(shí)在該所沒有人相信可以解決制種難題。而袁隆平領(lǐng)導(dǎo)的課題組成功地解決了這一難題，制種產(chǎn)量逐漸提高，現(xiàn)在高的已達(dá)畝產(chǎn)300公斤以上 。

3、袁隆平提出了雜交水稻的育種發(fā)展戰(zhàn)略，即方法上由三系到兩系再到一系，程序越來越簡單而效率越來越高；雜種優(yōu)勢水平上由品種間到亞種間再到遠(yuǎn)緣雜種優(yōu)勢利用，優(yōu)勢越來越強(qiáng)，促使雜交水稻一步一步向新的臺階邁進(jìn)。這一思路已被國內(nèi)外同行采用，并成為雜交水稻育種發(fā)展的指導(dǎo)思想 [3] 。

4、袁隆平解決了兩系法中的一些關(guān)鍵技術(shù)難題。如1989年在兩系法研究遇到重大挫折的時(shí)候，他提出了選育實(shí)用光溫敏核不育系導(dǎo)致不育的起點(diǎn)溫度指標(biāo)和選育的技術(shù)策略，使兩系法雜交水稻研究走出了低谷。后來又研究并提出了核心種子生產(chǎn)程序和冷水串灌繁殖等重大技術(shù)，使兩系法雜交水稻研究最終取得成功并推廣應(yīng)用。他1987年起擔(dān)任“863”項(xiàng)目兩系法雜交水稻技術(shù)研究專題責(zé)任專家，主持中國性協(xié)作攻關(guān)。1995年兩系法雜交水稻研究成功，兩系雜交稻比同熟期三系雜交稻增產(chǎn)5%～10% 。

5、袁隆平設(shè)計(jì)出了以高冠層、矮穗層和中大穗為特征的超高產(chǎn)株型模式和培育超級雜交稻的技術(shù)路線,并在超級雜交稻研究方面連續(xù)取得重大進(jìn)展。1997年，袁隆平又開展超級雜交稻研究。已于2000年、2004年、2012年分別實(shí)現(xiàn)中國超級稻百畝示范片畝產(chǎn)700公斤、800公斤、900公斤的第一期、第二期、第三期目標(biāo)。2013年，他啟動(dòng)了百畝示范片畝產(chǎn)1000公斤的超級雜交稻第四期目標(biāo)攻關(guān)，計(jì)劃到2020年前實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。同時(shí)實(shí)施超級雜交稻“種三產(chǎn)四”豐產(chǎn)工程，促進(jìn)科技成果的生產(chǎn)應(yīng)用。自2007年以來取得巨大的增產(chǎn)、增收效應(yīng)，中國已有7個(gè)省市實(shí)施，其中湖南省全省參加的縣（市、區(qū)）由20個(gè)增加至2012年50個(gè)，面積達(dá)882萬畝。截至2012年，累計(jì)示范推廣面積2000多萬畝，增產(chǎn)20多億公斤，為糧食持續(xù)穩(wěn)定增產(chǎn)做出了新的貢獻(xiàn) 。