因为水稻是自花授粉作物，“自花授粉作物自交不衰退，因而杂交无优势”的论断明白无误地写在美国著名遗传学家辛诺特和邓恩的经典著作、五六十年代美国大学教科书《遗传学原理》中，由此有人嘲笑“提出杂交水稻课题是对遗传学的无知”。
袁隆平认为，水稻的杂交优势利用只有两条路可走：一条是进行人工去雄，如果用人工去雄杂交，就得一朵花一朵花进行，产生的种子数量极为有限，不可能在生产上推广应用。再一条路就是培育出一个雄花不育的“母稻”，即雄性不育系，然后用其他品种的花粉去给它授粉杂交，产生出用于生产的杂交种子。然而国内外都没有这一先例，国际上有著名学者断言：不可能。还有学者认为，像水稻这样一朵花只结一粒种子的“单颖果作物”，利用杂种优势必然制种困难，无法应用于生产。
从1964年发现“天然雄性不育株”算起，袁隆平和助手们整整花了6年时间，先后用1000多个品种，做了3000多个杂交组合，仍然没有培育出不育株率和不育度都达到100％的不育系来。
袁隆平总结了6年来的经验教训，并根据自己观察到的不育现象，认识到必须跳出栽培稻的小圈子，重新选用亲本材料，提出利用“远缘的野生稻与栽培稻杂交”的新设想。在这一思想指导下，袁隆平带领助手李必湖于1970年11月23日在海南岛的普通野生稻群落中，发现一株雄花败育株，并用广场矮、京引66等品种测交，发现其对野败不育株有保持能力，这就为培育水稻不育系和随后的“三系”配套打开了突破口，给杂交稻研究带来了新的转机。
1970年11月23日，他的助手在海南岛发现了一株野生稻──野败。经过3年研究，袁隆平发表论文《利用野败选育三系的进展》。袁隆平说：我们在野生稻里通过分子检测技术，发现了两个增产基因，一个基因比现在的高产杂交稻增产18％的效益，两个基因解决36％。
是将“野败”这一珍贵材料封闭起来，自己关起门来研究，还是发动更多的科技人员协作攻关呢？在这个重大的原则问题上，袁隆平毫不含糊、毫无保留地及时向全国育种专家和技术人员通报了他们的最新发现，并慷慨地把历尽艰辛才发现的“野败”奉献出来，分送给有关单位进行研究，协作攻克“三系”配套关。
1972年，农业部把杂交稻列为全国重点科研项目，组成了全国范围的攻关协作网。
1998年，在海南三亚农场基地，袁隆平率领着一支由全国十多个省、区成员单位参加的协作攻关大军，日夜奋战，攻克了两系法杂交水稻难关。经过近一年的艰苦努力，超级杂交稻在小面积试种获得成功，亩产达到800公斤。目前，超级杂交稻正走向大面积试种推广中。
袁隆平说：“800公斤不简单呢，现在我跟你讲一个数字，世界上的水稻平均产量只有250公斤，我们中国现在的产量每亩是420公斤，在世界上排第四位了，第一位是澳大利亚，它面积小，只有100多万亩，它有将近600公斤。我们是400多公斤，跟日本、美国的产量是相同的，排在世界上前四位。现在一下变800公斤，你想一想，当它变成成千上万亩的时候，可以养活多少人。我们算了一个账，最保守的估计，我们现在全国种的杂交稻是2.3亿亩，我只推广2亿亩超级稻，每亩按最保守的估计增产150公斤来算，每一年可以为国家增产300亿公斤粮食，300亿公斤粮食是个什么数呢？比一个湖南省的全年粮食总产量还要多，可以多养活7500万人口。还可以在这个基础再增加150公斤，就是可以多养活我们1.5亿人口。人口学家讲，到了2030年中国的人口要增长到16亿就平衡了，还要增长3亿人口。但是我一项科研成果可以解决1.5亿人口的吃饭问题。”