1、 在中國率先開展水稻雜種優勢利用研究 在袁隆平撰寫的第壹篇論文《水稻的雄性不孕性》中，提出了：“要想利用水稻雜種優勢，首推利用雄性不孕性”。他的理論與研究實踐是對經典遺傳學理論的挑戰，否定了水稻等“自花授粉作物沒有雜種優勢”的傳統觀點，極大地豐富了作物遺傳育種的理論和技術。
2、 解決了三系法雜交稻研究中的三大難題 壹是提出用“野生稻與栽培稻進行遠緣雜交”的技術方案，終於找到了培育雄性不育系的有效途徑，於1973年實現了不育系、保持系和恢復系的“三系”配套。 二是育成強優勢的雜交水稻“南優2號”等壹批組合，並在生產上大面積應用，成為世界上第壹位成功利用水稻雜種優勢的科學家。 三是突破了制種關，過去的研究認為，水稻異交率僅2.4%，雜種壹代種子產量極低，離生產要求相距甚遠；國際水稻所1971年開始研究，1973年放棄，原因也就是當時在該所沒有人相信可以解決制種難題。而袁隆平領導的課題組成功地解決了這壹難題，制種產量逐漸提高，現在高的已達畝產300公斤以上。
3、 提出了雜交水稻的育種發展戰略 袁隆平提出了雜交水稻的育種發展戰略，即方法上由三系到兩系再到壹系，程序越來越簡單而效率越來越高；雜種優勢水平上由品種間到亞種間再到遠緣雜種優勢利用，優勢越來越強，促使雜交水稻壹步壹步向新的臺階邁進。這壹思路已被國內外同行采用，並成為雜交水稻育種發展的指導思想。