袁隆平1960年30歲的袁隆平根據一些報道瞭解到雜交高粱、雜交玉米、無籽西瓜等，都已廣泛應用於中國外生產中。開始進行水稻的有性雜交試驗。7月，在安江農校實習農場早稻田中，發現“鶴立雞群”的特異稻株。

1961年春天，他把這株變異株的種子播到創業試驗田裡，結果證明了1960年發現的那個“鶴立雞群”的植株，是“天然雜交稻”。他當時是一個安江民校的教師，但面對當時嚴重饑荒，他立志用農業科學技術擊敗飢餓威脅，從事水稻雄性不育試驗。

1964年2月22日，與農技幹部鄧哲結婚。

1964年開始，在中國首創水稻雄性不育研究。7月5日，在安江農校實習農場的洞庭早秈稻田中，找到一株奇異的“天然雄性不育株”，這是中國首次發現。經人工授粉，結出了數百粒第一代雄性不育材料的種子。

1965年7月，又在安江農校附近稻田的南特號、早粳4號、勝利秈等品種中，逐穗檢查14000多個稻穗，連同上年發現的不育株，共計找到6株。經過連續兩年春播與翻秋，共有4株繁殖了1～2代。

在1964年到1965年兩年的水稻開花季節裡，他與科研小組在稻田進行雜交育種試驗。後在稻田裡找到了6株天然雄性不育的植株。經過兩個春秋的觀察試驗，對水稻雄性不育材料有了較豐富的認識，根據所積累的科學數據，在大學畢業工作12年左右的他，發表在1966年第17卷第4期《科學通報》上。

1966年2月28日，發表第一篇論文《水稻的雄性不孕性》，刊登在中國科學院主編的《科學通報》半月刊第17卷第4期上。5月，國家科委九局局長趙石英同志，獲悉袁隆平發表的《水稻的雄性不孕性》一文後，引起高度重視，以科委九局名義致函湖南省科委與安江農校，支持袁隆平的水稻雄性不育研究活動，指出這項研究的意義重大，如果成功，將使水稻大幅度增產。6月，文化大革命開始，袁隆平遭受衝擊，水稻雄性不育試驗被迫中斷。

1967年3月16日，省科委發函安江農校，要求學校將“水稻雄性不孕”研究列入計劃。4月，袁隆平起草“安江農校水稻雄性不孕系選育計劃”，呈報省科委與黔陽地區科委。6月，由袁隆平、李必湖、尹華奇組成的黔陽地區農校（安江農校改名）水稻雄性不育科研小組正式成立。

1968年4月30日，袁隆平將珍貴的700多株不育材料秧苗，插在安江農校中古盤7號田裡，面積133平方米。5月18日晚上，中古盤7號田的不育材料秧苗，被全部拔除毀壞，成為至今未破的謎案。袁隆平心痛欲絕。事發後第4天才在學校的一口廢井裡找到殘存的5根秧苗，繼續堅持試驗。

1969年冬，袁隆平、李必湖、尹華奇等到雲南省元江縣加速繁殖不育材料。

1970年1月2日，遇5級以上地震，仍然堅持繁殖試驗，直到收穫。

1970年夏，袁隆平從雲南引進野生稻，擬在靖縣（安江農校又搬遷到了靖縣）做雜交，後因沒有進行短光照處理而未成功。秋季，袁隆平帶領科研小組李必湖、尹華奇來到海南島崖縣南江農場進行三季水稻實驗條件良好的海南，進行研究試驗，向該場技術員與工人調查野生稻分佈情況。

1970年11月23日，在袁隆平關於“把雜交育種材料親緣關係儘量拉大，用一種遠緣的野生稻與栽培稻進行雜交”的構想指導下，助手李必湖和馮克珊在海南島南紅農場找到“野敗”，為秈型雜交稻三系配套打開了突破口。

1971年春，湖南省農業科學院成立雜交稻研究協作組，袁隆平調省農業科學院雜交稻研究協作組工作。

1972年3月，國家科委把雜交稻列為中國重點科研項目，組織中國協作攻關。袁隆平將“野敗”材料分發到中國10多個省、市的30多個科研單位，用了上千個品種與“野敗”進行了上萬個測交和回交轉育的試驗，擴大了選擇概率，加快了三系配套進程。

1972年，袁隆平選育成了中國第一個應用於生產的不育系二九南1號。

1973年，協作組通過測交找到了恢復系，攻克了“三系”配套難關。10月，袁隆平在蘇州召開的水稻科研會議上發表了《利用“野敗”選育三系的進展》的論文，正式宣告中國秈型雜交水稻“三系”已經配套。

1974年，袁隆平育成了中國第一個強優勢雜交組合“南優2號”。在安江農校試種，667平方米產量628公斤。翌年作晚稻栽培1．33公頃，667平方米產量511公斤。攻克了“優勢關”。

1975年又在湖南省委、省政府的支持下，獲大面積制種成功，為次年大面積推廣作好了種子準備，使該項研究成果進入大面積推廣階段。

1975年，袁隆平攻克了“制種關”，摸索總結制種技術成功。

1975年12月中旬，華國鋒指示：第一，中央拿出150萬元人民幣支持雜交水稻推廣，給廣東購買15部解放牌汽車，裝備一個車隊，運輸“南繁”種子；第二，由農業部主持立即在廣州召開南方13省（區）雜交水稻生產會議，部署加速推廣雜交水稻。

1977年，袁隆平發表了《雜交水稻培育的實踐和理論》與《雜交水稻制種與高產的關鍵技術》兩篇重要論文。

1978年2月，出席中國第五屆人民代表大會；同年3月，出席中國科學大會並獲獎；6月，出席湖南省教育工作者先進代表大會；10月，出席湖南省科學大會並獲獎。

1978年10月，晉升為湖南省農業科學院研究員。

1979年4月，首次出國出席菲律賓國際水稻研究所召開的科研會議，會上宣讀他用英文寫的《中國雜交水稻育種》的論文並即席答辯，與會者一致公認中國雜交水稻研究處於領先地位。

1979年12月，國務院授予袁隆平中國先進科技工作者與中國勞動模範的稱號。同年，任農業部科學技術委員會委員、中國作物學會副理事長、中國遺傳學會理事、湖南省生物學會理事、湖南省遺傳育種學會副理事長、湖南省農學會理事。

1981年，國家科委、農委重獎雜交水稻發明人10萬元獎金。但單位轉手分下來以後，袁隆平僅得5000元。

1982～1986年，每年去菲律賓國際水稻研究所1～3次進行合作研究。

1981年6月6日，袁隆平和秈型雜交水稻獲中國第一個特等發明獎。

1982年8月26日，被聘為農牧漁業部技術顧問、中國雜交稻專家顧問組副組長。是年，被國際同行譽為“雜交水稻之父”。

1984年6月15日，湖南雜交水稻研究中心成立，袁隆平任中心主任。同年獲國家級有突出貢獻的中青年專家稱號。

1985年，被聘為湖南省安江農校名譽校長、西南農業大學兼職教授。10月15日，首次獲國際獎：聯合國知識產權組織“發明和創造”金質獎章和榮譽證書。

1985年，袁隆平發表了《雜交水稻超高產育種探討》一文，提出了選育強優勢超高產組合的四個途徑，其中花力氣最大的是培育核質雜種。可是多年的育種實踐，卻沒有產生出符合生產要求的組合。他便果斷迅速地從核質雜種研究中跳了出來，向新的希望更大的研究領域去探索。

1986年，培育成雜交早稻新組合威優49。4月，應邀出席在意大利米蘭附近召開的“利用無融合生殖進行作物改良的潛力”國際學術討論會。[5]10月，世界首屆雜交水稻國際學術討論會在長沙召開，袁隆平在會上作了《雜交水稻研究與發展現狀》的專題學術報告，並提出了今後雜交水稻發展的戰略設想，得到與會專家、學者的贊同，並寫進了會議文件。

1987年11月3日，第二次獲國際科學大獎：聯合國教科文組織巴黎總部頒發的1986～1987年度科學獎。聯合國教科文組織總幹事姆博先生讚揚袁隆平取得的科研成果，是繼70年代國際培育半矮稈水稻之後的“第二次綠色革命”。袁隆平將這次獲獎的1.5萬美元全部捐獻作為雜交水稻獎勵基金，以獎勵在這一領域有突出貢獻的中青年科學工作者。

1987年7月16日，在袁隆平指導下，李必湖的助手鄧華風在安江農校秈稻三系育種材料中，找到一株奇異的光敏核不育水稻，歷經兩年三代異地自交繁殖，於1988年7月育成光敏核不育系，並通過省級技術鑑定，定名為“安農S—1光敏不育系”。榮獲湖南省1988年10大科技成果獎。光敏核不育系的育成，使袁隆平兩系法的設想變為現實。同年當選為湖南省科協副主席。

1988年3月14日，第三次獲國際科學大獎：在英國倫敦獲讓克獎的獎章、證書和獎金2萬英鎊。同年當選為湖南省政協副主席。

1989年9月25日～10月3日，被評為中國先進工作者，應邀出席在北京召開的中國勞動模範和先進工作者表彰大會，參加國慶40週年觀禮活動。

1992年1月13日～1月15日，出席並主持在湖南長沙召開的國際水稻無融合生殖會議。4月20日～4月27日，率中國代表團參加在菲律賓國際水稻研究所召開的第二屆雜交水稻國際學術討論會。7月28日～8月4日，受聯合國糧農組織委託赴印度作雜交水稻方面的學術報告。10月22日～11月13日，受聯合國糧農組織委託以首席顧問身份赴印度指導雜交水稻技術3星期。

1993年4月10日～4月22日，赴美國布朗大學出席菲因斯特拯救飢餓獎儀式，夫人鄧則應邀陪同前往。5月19日，受聘為湖南省留學人員聯誼會顧問。5月20日受聘為國務院學位委員會審核博士生指導教師通訊評議專家組成員。11月17日～12月10日，受聯合國糧農組織委託第三次赴印度傳授雜交水稻技術。12月30日，撰寫《對大面積推廣玉米稻要持慎重態度》一文，由湖南省農業廳以湘農函（1993）種字113號轉發，對於穩定湖南糧食產量起到重大作用。

1994年2月28日～3月12日，赴美國休斯敦與美國水稻技術公司草簽合作開發兩系雜交稻協議。5月14日，赴印度尼西亞參加洛克菲勒基金會年會。9月23日～9月25日，袁隆平在湖南長沙主持中國雜交水稻專家顧問組組長碰頭會。

1995年1月，獲首屆何梁何利基金生物學獎。2月，赴美水稻技術公司參加學術年會。5月，當選為中國工程院院士。8月袁隆平鄭重宣佈中國曆經9年的兩系法雜交水稻研究已取得突破性進展，可以在生產上大面積推廣。10月，獲聯合國糧農組織“糧食安全保障”榮譽獎章。12月16日，“國家雜交水稻工程技術研究中心”在“湖南雜交水稻研究中心”的基礎上正式成立，袁隆平任主任。

1996年5月，獲日本經濟新聞社“日經亞洲獎”。7月，出席在湖南省張家界市召開的“863”計劃重大技術項目複審會議。8月，出席在四川省雙流縣舉行的兩系雜交稻現場會。9月11日，出席由中宣部與中華中國總工會在北京人民大會堂聯合舉行的中國科技十傑表彰大會，發表題為《攀登雜交水稻研究新高峰，解決中國人吃飯問題是我的畢生追求》的演講。10月18日，出席由何粱何利基金會在北京舉辦的學術報告會，作《從雜交稻育種領域看糧食增產潛力，中國有能力解決吃飯問題》的學術報告。11月，出席在杭州舉行的東亞地區洛克菲勒基金會水稻生物技術國際學術討論會並作學術報告；參加在印度舉行的“第三屆雜交水稻國際會議”。12月，出席姜春雲副總理主持召開的農業專家座談會，共商農業豐收大計；兩院院士評出中國重大科技進展新聞，兩系雜交稻技術獲重大突破的新聞，名列榜首。

1997年1月，出席由農業部召開的五省五大作物工作會議。3月，赴美國休斯敦出席水稻技術公司年會，應邀赴緬甸指導雜交水稻生產。4月，出席在北京舉行的“第二屆中國國際農業科技年會國際種業學術討論會”；在安徽農科院舉辦的“863”計劃1997年兩系雜交(粳)稻技術培訓班上講課。8月，獲國際農作物雜種優勢利用“傑出先驅科學家”榮譽稱號。9月，在長沙出席並主持“農作物兩系法雜種優勢利用國際學術討論會”，作了題為《農作物兩系法雜種優勢利用的現狀與前景》的學術報告。11月，參加在武漢召開的“863”計劃生物領域農業專題年會；在《雜交水稻》第6期上發表《雜交水稻超高產育種》的重要論文。

1998年8月，應邀赴北戴河休假期間，向朱鎔基總理呈送“申請總理基金專項支持超級雜交水稻選育”的報告，得到高度重視。朱鎔基總理批示：“國務院全力支持這個研究”，並撥經費1000萬元予以支持；參加在北京召開的第18屆國際遺傳學大會，作《超高產雜交稻選育》報告。9月，應邀赴埃及參加第十九屆水稻國際委員會會議；接受香港鳳凰衛視中文臺節目主持人楊瀾採訪。10月，參加在上海舉行的“第六屆國際水稻分子生物學會議”。11月，出席在廣西北海舉行的“863”計劃生物領域“九五”計劃課題年度報告會議；獲日本“越光國際水稻獎”。

1998年12月，出席在廣東肇慶舉行的“863”計劃“超級雜交稻”項目會議。

1999年4月底，出席由中國總工會、中央電視臺舉辦的“五一”晚會，並作為嘉賓登臺向中國觀眾致意。6月，赴浙江武義主持“兩系雜交稻”現場會；“袁隆平農業高科技股份有限公司”正式掛牌成立。12月，出席由中宣部、科技部、人事部聯合在北京人民大會堂隆重舉行的中國“傑出專業技術人才”表彰大會，榮獲“傑出專業技術人才”金質獎章，發表題為《發展雜交水稻，造福世界人民》的演講；出席在深圳舉行的“863”計劃生物領域農業專題1999年年會。

2000年3月底至4月初，赴菲律賓國際水稻研究所參加水稻科研會議，宣讀《超級雜交稻育種》論文，並對湖南雜交水稻研究中心設在菲律賓的雜交稻試種基地進行現場考察。5月31日，以袁隆平名字命名的袁隆平農業高科技股份有限公司股票“隆平高科”在深交所上網定價發行；7月5日至7月7日，袁隆平赴安徽安慶主持召開中國兩系優質雜交早稻示範現場會。8月，以袁隆平名字命名的高等院校“袁隆平科技學院”在湖南成立，袁隆平出任名譽院長。8月25日、9月10日在湖南郴州主持中國超級雜交稻現場驗收會，超級稻第一期目標達標。12月11日，以袁隆平名字命名的“隆平高科”在深交所上市。同年袁隆平主持的國家“863”計劃兩系法雜交水稻研究項目通過科技部的驗收。其中，他直接指導取得的“兩用核不育系‘培矮64S’的選育及其應用研究”成果，2001年獲國家科技進步一等獎。

2001年2月19日，袁隆平院士獲首屆“國家最高科學技術獎”。頒獎儀式在人民大會堂舉行，由國家主席江澤民親自頒授獎勵證書和獎金（500萬元）。2月22日，湖南省委、省政府隆重召開袁隆平院士榮獲首屆國家最高科學技術獎慶功大會。本年度，湖南省委、省人民政府決定，在全省廣泛深入地開展向袁隆平院士學習的活動。5月，分別赴越南參加聯合國糧農組織主持的“在亞洲加快大規模雜交水稻發展的政策支持會議”，孟加拉參加國際水稻所及亞洲發展銀行雜交水稻項目的第四次技術委員會會議。7月赴香港中文大學考察並作學術報告。9月，袁隆平院士因在雜交水稻研究中有突出貢獻，以及為亞洲帶來糧食安全而獲得菲律賓“麥格賽賽政府服務獎”。拉蒙·麥格賽賽獎被視為亞洲的諾貝爾獎。12月，經國家主席江澤民推薦，袁隆平院士赴委內瑞拉考察推廣雜交水稻的可能性與前景。

2002年1月，第二屆“袁隆平農業科技獎”頒獎。7月，分別赴香港參加在香港中文大學舉行的生物技術及作物改良會議；赴泰國曼谷參加由聯合國糧農組織主持的“第二十次國際水稻委員會會議。12月，由《科學中國人》雜誌社發起，廣大科教工作者參與的“科學中國人（2002）年度人物”評選活動揭曉，袁隆平院士榮膺“科學中國人（2002）年度人物”稱號。

2003年3月，赴烏拉圭參加學術會議，並作“雜交水稻在中國的發展”學術報告。7月17日，海南省人民政府在三亞市舉行儀式，聘請袁隆平院士為海南省政府高級科技顧問。

2006年4月25日，美國科學院外籍院士評選揭曉：袁隆平當選美國科學院外籍院士。9月20日～21日，袁隆平院士出席由中宣部、中國倫理學會、湖南省委宣傳部、長沙市委舉辦的第三屆中國公民道德論壇併發言。

2007年3月16日，袁隆平赴香港中文大學聯合書院參加“傑出學人到訪”活動，並作學術報告。他表示：在第一、第二階段取得良好成果的基礎上，第三階段超級雜交水稻育種計劃已順勢推出，目標是在2015年將每畝水稻產量提高到900公斤，並達到“種三產四”，即種植3畝田，產出原來4畝田的稻穀。

2007年4月27日至5月7日，赴美國華盛頓參加美國科學院年會正式就任美國科學院外籍院士，並順訪休斯敦美國水稻技術公司和舊金山孟德爾公司。2008年5月，擔任湖南生物機電職業技術學院名譽院長。6月，擔任中國08北京奧運會001號火炬手。

2009年8月28日，回母校西南大學進行學術演講，受到師生熱情接待，上千名學子手捧鮮花、在雨中夾道呼喊著他的名字。

2010年4月28日，榮登2010中國心靈富豪榜首富榜。9月1日是“雜交水稻之父”袁隆平院士的80壽辰。6日晚，湖南衛視為袁隆平院士和正在此間舉行的首屆中國雜交水稻大會獻上了一臺名為《為了大地的豐收》的文藝晚會。晚會上，中共中央政治局常委、國務院總理溫家寶，中共中央政治局常委、中國政協主席賈慶林發來賀信，祝賀袁隆平院士80歲生日。

2011年1月，《中國國家形象片---人物篇》傑出代表人物之一。[8]9月19日，指導的超級稻第三期目標畝產900公斤高產攻關獲得成功，湖南隆回縣百畝試驗田畝產達到926.6公斤。

2012年6月，袁隆平正式受聘為“陳光標綠色食品產業高級顧問”。6月15日，陳光標赴長沙拜訪袁隆平先生，向他請教了綠色食品、綠色農業的有關問題，並聘請他擔任“陳光標綠色食品產業高級顧問”。8月23日，在青島農業大學做了題為“發展雜交水稻，保障糧食安全”的主題報告，並被青島農業大學聘請為學校高級顧問。

2013年1月，當選湖南省政協副主席。[9]3月，選政協十二屆中國委員會常務委員。

2014年1月10日，在北京人民大會堂，袁隆平和他的團隊憑藉“兩系法雜交水稻技術研究與應用”項目捧回國家科技進步特等獎，這是袁隆平第二次登上國家最高科技獎的領獎臺。

由挪威議員提名中國著名雜交水稻育種專家、“雜交水稻之父”袁隆平為2014年度諾貝爾和平獎候選人。

2015年9月，袁隆平卸任湖南雜交水稻研究中心主任一職。

2016年10月，袁隆平擔任青島海水稻研究發展中心主任和首席科學家。

2017年7月，袁隆平擔任青島海水稻學院首席教授。