1960年，罕見的天災人禍導致糧食嚴重匱乏，一名名面黃肌瘦的浮腫病人相繼倒下……袁隆平五尺之軀也親身經歷了飢餓的痛苦。
袁隆平目睹了嚴酷的現實，夜不能寐，輾轉反側。他想起舊社會，人民受統治階級剝削壓迫，飽受戰爭之苦，缺衣少食，流離失所。如今人民當家作主，卻仍未擺脫飢餓的威脅。他決心發揮自己的才智，運用所學的專業知識，盡快培育出每畝產量達八百斤、一千斤甚至兩千斤的水稻新品種，大幅提高糧食產量，以農業科學技術戰勝飢餓。
袁隆平贊同這樣一個公式：知識 + 汗水 + 靈感 + 機遇 = 成功。
憑藉對遺傳學已有較深的理解，他對試驗田中退化植株進行細緻觀察與統計分析，不僅論證了那株「鶴立雞群」的稻株是「天然雜交稻」，更從其第一代優良的生長勢態，充分證明水稻確實存在明顯的雜交優勢現象。實驗結果使他確信，從事雜交水稻研究具有光明的前景！
然而，雜交水稻是世界性難題。由於水稻是雌雄同花作物，進行自花授粉，很難一朵一朵地人工去除雄蕊來進行雜交。因此，必須先培育出雄蕊不育的稻株，即「雄性不育系」，然後才能與其他品種進行雜交。這是一個極其困難的世界性課題。袁隆平知難而進，他認為，雄性不育系的原始親本，應是一株自然突變產生的雄性不育株，這種植株在自然界中也可能天然存在。中國擁有眾多的野生稻與栽培稻品種，蘊藏著豐富的種子資源，堪稱水稻的自由王國。「外國沒有成功的，中國人未必就不能成功。」
袁隆平邁開雙腿，走進茫茫綠海般的稻田，尋找這種從未見過、中外文獻也未曾記載的水稻雄性不育株。日復一日，他頂著烈日，腳踩爛泥，駝背彎腰，一穗一穗仔細觀察尋找。「功夫不負有心人」，終於在第十四天，發現了一株雄蕊花藥無法開裂、性狀奇特的植株。袁隆平欣喜若狂。
1964年6月至1965年7月間，他與妻子鄧則又先後找到六株雄性不育植株。成熟時，分別採收了這些植株自然授粉後的第一代雄性不育材料種子。經過兩個春秋的試驗與科學數據的分析整理，袁隆平撰寫出第一篇重要論文《水稻的雄性不孕性》，發表於1966年《科學通報》第17卷第4期。文中還預言：通過進一步選育，可獲得雄性不育系、保持系（使後代保持雄性不育性狀）和恢復系（恢復雄性可育能力），實現「三系配套」，從而利用雜交水稻第一代的優勢，這將為農業生產帶來大面積、大幅度的增產。這篇重要論文的發表，被一些同行譽為「吹響了第二次綠色革命的進軍號角」。
此後又歷經八年艱辛，突破「五關」（提高雄性不育率關、三系配套關、育性穩定關、雜交優勢關、繁殖制種關），終於在1974年成功配製出種子，並組織了優勢鑑定。1975年，在湖南省委、省政府的支持下，實現大面積制種成功，為次年大面積推廣做好了種子準備，使這項研究成果進入大面積推廣階段。
1975年冬天，國務院作出迅速擴大試種並大規模推廣雜交水稻的決定，國家投入大量人力、物力與財力，一年繁殖三季種子，以最快速度推廣。1976年示範種植208萬畝，雜交水稻開始在全国範圍內投入生產應用。到1988年，全國雜交稻種植面積達1.94億畝，佔水稻總面積的39.6%，而總產量占比高達60%以上。十年間，全國累計種植雜交稻12.56億畝，累計增產稻穀超過1000億公斤，增加總產值280億元，取得了巨大的經濟效益與社會效益。群眾交口稱讚：「靠兩『平』解決了吃飯問題」，一是靠黨中央政策的高水平，二是靠袁隆平的雜交稻。人們用樸實的語言，說出了億萬中國農民的心聲。
隨著雜交水稻的成功培育與全國大面積推廣，袁隆平聲名鵲起。面對成績與榮譽，袁隆平公開指出，當時培育的雜交稻存在「三個有餘、三個不足」的缺點，即「前勁有餘、後勁不足；分蘗有餘、成穗不足；穗大有餘、結實不足」。他組織助手們從育種與栽培兩方面採取措施，致力於解決這些問題。
二十世紀八十年代初，面對世界性的糧食危機，袁隆平心中再次萌發了一個驚人的設想，大膽提出雜交水稻超高產育種課題，試圖解決更大範圍的飢餓問題。
1985年，袁隆平以強烈的責任感發表了《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條途徑，其中投入精力最多的是培育核質雜種。然而多年的育種實踐，未能產生符合生產需求的組合。他果斷地從核質雜種研究中轉向，邁向更具希望的新研究領域。
袁隆平憑藉豐富的想像力、敏銳的直覺與大膽的創造精神，認真總結百年農作物育種史與二十年「三系雜交稻」育種經驗，結合自己掌握的豐富育種材料，於1987年提出「雜交水稻育種的戰略設想」，高瞻遠矚地規劃了雜交水稻的兩個戰略發展階段：第一階段以「三系法」為主，實現品種間雜種優勢利用；第二階段以「兩系法」為主，實現秈粳亞種間雜種優勢利用；第三階段以「一系法」為主，實現遠緣雜種優勢利用。這是袁隆平雜交水稻理論發展的又一座高峰。
在袁隆平戰略思想的指引下，繼湖北石明松於1973年在晚粳品種「農墾58」的自然群體中發現一株光敏核不育材料後，1987年7月16日，李必湖的助手鄧華風在安江農校的秈稻三系育種材料中，發現一株光敏不育水稻。經過兩年三代的異地繁殖與觀察，該材料農藝性狀整齊一致，不育株率與不育度均達100%，在安江地區不育期穩定超過50天，且育性轉換明顯且同步。這項新成果為雜交水稻由「三系法」過渡到「兩系法」開創了嶄新局面。同時，水稻「無融合生殖」研究的進展，也使「一系法」遠緣雜種優勢利用邁出了可喜的一步。袁隆平對雜交水稻研究的前景充滿必勝信心。
隨著雜交水稻在世界各國的試驗與推廣，雜交稻已引起全球關注。近年來，袁隆平先後應邀赴菲律賓、美國、日本、法國、英國、意大利、埃及、澳大利亞等八個國家，進行講學、技術傳授、參加學術會議或開展技術合作等國際學術活動共19次。自1981年袁隆平的雜交水稻成果榮獲國內建國以來首個特等發明獎以來，從1985至1988短短四年間，他又連續榮獲三項國際科學大獎。國際水稻研究所所長、印度前農業部長斯瓦米納森博士高度評價：「我們稱袁隆平先生為『雜交水稻之父』，因為他的成就不僅是中國的驕傲，也是世界的驕傲，他的貢獻為人類帶來了福音。」
袁隆平，從湖南省偏僻的安江農校走出，從一名山村中等農校的青年教師，成長為舉世矚目的偉大科學家，登上了「雜交水稻之父」的寶座。雜交水稻研究事業方興未艾，正朝著袁隆平提出的新戰略設想迅猛發展！