先後在湖北漢口的扶輪小學、湖南澧縣的弘毅小學、重慶市立第十一小學校（龍門浩中心小學）讀小學。重慶複興初級中學、重慶贛江中學、重慶博學中學讀書。抗戰勝利後，袁隆平離開重慶。先後就讀於博學中學（現武漢第四中學）、中央大學附中（現南師附中）。1949年，他又回到了重慶讀高中。1949年8月，考入了重慶相輝學院農學係，主修遺傳育種學[8]，院係調整，並入重慶新建的西南農學院農學係，1953年畢業於西南農學院（現西南大學）。
1953年夏，結束了大學學習生活，到湖南省懷化地區的安江農校任教。1960年，中國發生了全國性的大饑荒。有次他遠遠地看到馬路邊圍了一堆人，走近一看，路邊橫躺著兩具骨瘦如柴的屍體，此事深深刺激了袁隆平，他決意在農業科研上搞出點名堂來[8]。
1960年7月，他在農校試驗田中意外發現一株特殊性狀的水稻。驚喜之際，他利用該株水稻試種，發現其子代有不同性質。因為水稻是自花授粉的，不會出現性狀分離，所以他推論該為天然雜交水稻[8]。隨後他把雌雄同蕊的水稻雄花人工去除，授以另一個品種的花粉，嚐試產生雜交品種。1964年7月5日，他在試驗稻田中找到一株“天然雄性不育株”，經人工授粉，結出了數百粒第一代雄性不育株種子。1965年7月，他又在14000多個稻穗中逐穗檢查到6株不育株，並在此後兩年播種中，共有4株成功繁殖了1～2代。其研究徹底推翻由傳統經典理論米丘林、李森科的“無性雜交”學說，並推論水稻亦有雜交優勢。通過培育雄性不育係、雄性不育保持係和雄性不育恢複係的三係法途徑來培育雜交水稻，可以大幅度提高水稻產量[9]。
