1964年，他突破了當時流行的遺傳學觀點的束縛，在國內率先研制出三系法雜交水稻。70年代，他解決了三系法雜交水稻研究中的三大難題，即三系配套、優組合配套和制種產量低。從80年代到90年代中期，他提出了雜交水稻的育種發展戰略，解決了兩系法中的壹些關鍵技術問題。
90年代中期以來，他設計了高冠、短穗、中穗的超高產株型模式和培育超級雜交稻的技術路線，在超級雜交稻研究上頻頻取得重大進展。1982年，國際水稻研究所學會首次承認來自中國的科學家袁隆平是世界“雜交水稻之父”。在科研實踐的同時，袁隆平不斷總結經驗，升華理論。
自1966發表我國第壹篇雜交水稻研究論文《水稻雄性不育》以來，已發表論文60余篇，其中國外發表論文12篇；已經出版了七本專著。作為學術帶頭人，袁隆平培養了壹大批雜交水稻專家和技術骨幹，在雜交水稻研究和開發方面建立和完善了壹套理論和應用技術體系，從而創建了壹門系統的新學科——雜交水稻學。
第二，袁隆平對雜交水稻的研究，解決了中國人的吃飯問題，保證了國家糧食安全。有人曾幽默地說，中國農民吃飯靠“兩個層面”，壹個是鄧小平的責任制，壹個是袁隆平的雜交水稻。1976以來，“三系”雜交稻在全國大面積推廣，比常規稻平均增產20%左右，為解決我國糧食問題作出了歷史性貢獻。
2000年，第壹個超級雜交水稻研究目標順利通過農業部組織的驗收。原國務委員、原國家科委主任宋健院士稱贊說:“這壹成果對保障21世紀中國糧食安全具有重要意義。”隨後，袁隆平提前實現超級雜交稻第二期研究目標，比普通雜交稻增產30%左右。
據統計，截至2006年底，中國已種植雜交水稻56億多畝，增加水稻5200多億公斤。近年來，我國每年雜交水稻種植面積約2.4億畝，增加的水稻可養活7000多萬人。這是對美國經濟學家布朗在上世紀90年代提出的“未來誰來養活中國”問題的有力回答。
第三，袁隆平以“發展雜交水稻造福世界人民”為畢生追求，為推動雜交水稻國際發展、促進中國對外交流做出了巨大貢獻。1938-1980年，雜交水稻作為中國出口的第壹項農業專利技術轉讓給美國，引起國際社會的廣泛關註。
20世紀90年代初，聯合國糧農組織將推廣雜交水稻列為解決發展中國家糧食短缺問題的戰略措施。多年來，袁隆平先後7次赴國際水稻研究所開展合作研究，還被聯合國糧農組織聘為該組織國際首席顧問，十幾次赴印度、越南、緬甸、孟加拉等國指導雜交水稻發展。同時，他還在中國舉辦了20多次雜交水稻國際培訓班，為30多個國家培訓了500名技術人員。
這些專家回國後，成為當地研究和推廣雜交水稻的技術骨幹。目前，越南、印度和菲律賓已經成為大規模生產和應用雜交水稻的國家，雜交水稻的增產效果也非常顯著。如越南，2004年雜交水稻種植面積已達65萬公頃，每公頃6.3噸，比其全國平均水稻產量高出40%。例如，在菲律賓，2005年種植雜交水稻的面積達到37萬公頃，平均每公頃產量。
菲律賓政府計劃到2007年開發300萬公頃雜交水稻，以實現糧食自給自足。2005年7月，袁隆平提出了“雜交水稻外交”的建議，即在發展中國家積極推廣雜交水稻，擴大中國的影響力，以進壹步推動兩國關系的發展。
這壹建議得到了國家領導人和有關部門的高度重視，“雜交水稻外交”將成為中國“走出去”戰略的重要組成部分。2005年6月，袁隆平在外交部第四期大使和參贊進修班發表演講，中國駐80多個國家的大使、總領事和參贊聆聽了報告。
第四，袁隆平培養了大量雜交水稻研究和推廣人才。40年來，在他的親自培養、直接教導和間接影響下，在他的研究中心和國家雜交水稻技術研究協作單位形成了壹支雜交水稻技術隊伍，肩負著深入發展雜交水稻的重任。
例如，在國家雜交水稻工程技術研究中心，他多年來每年都將與美國水稻技術公司合作獲得的咨詢費作為主任基金捐出，捐款總額超過654.38+000萬元，用於支持科研人員特別是年輕人開展有前途、有潛力的項目研究。幾乎每年都有幾個項目獲得2-5萬元的資助。
他不僅資助了本單位的科技人員，還資助了其他單位的科研人員，如福建農業大學的壹名博士後，進行多倍體水稻育種的探索性研究，但苦於經費不足。得知此事後，袁隆平院士專門撥出壹筆經費，鼓勵他取得成果。袁隆平院士不僅思想開放，而且意識先進。他知道未來的農業科技只會落後於常規技術，但必須與現代生物技術接軌。