1960年7月，袁隆平在试验田中发现了一种天然杂交水稻，由此萌生了研究杂交水稻的想法。杂交水稻研究是一个世界性难题，传统理论认为水稻是自花授粉植物，没有杂种优势，但袁隆平决心攻克这一难题。1970年，他与助手李必湖、冯克珊在海南发现了花粉败育的雄性不育野生稻，成为突破三系的关键。1972年，袁隆平成功育成中国第一个水稻雄性不育系二久南1号A及保持系二久南1号B，次年育成第一个强优组合南优二号，并开发了一套完整的制种技术。1986年，他提出杂交水稻育种主要分为品种间三系杂种优势利用、亚种间两系杂种优势利用和远缘杂种优势间一系杂种优势利用，被同行誉为“杂交水稻之父”。
水稻是两性花，其花朵上有雌蕊和雄蕊，排列成圆锥形，雌蕊柱头呈刷子状。水稻在南方一年可收获2-3季，如江苏南部一年两熟，海南一年三熟，广西部分地区如龙州县（左江河谷）可种植三季，而东北地区一年只能种植一次。北方水稻多为单季稻，一般在4月中旬种植，8月收割。南方水稻从4月中旬开始育苗，8月初成熟，约104天。第二季水稻需边收割边插秧，以长江中下游平原为例，早稻4月中旬播种，5月初插秧，7月下旬收割，随后立即进行晚稻插秧（双抢）。晚稻必须在立秋前完成插秧，10月下旬至11月收割。