在修道院，孟德尔找到了一片能够自在播种的土地，开端了豌豆杂交试验。他创造性地采用了严厉的挑选法，在 33 种豌豆的不同品系中，选出了 22 种。
从 1856 年到 1863 年的 8 年间，总共栽培了 29000 株豌豆。他诲人不倦，记载豌豆种子、豆荚、叶子、茎和花等在生长过程中互相纤细的不同，通过细心挑选，确认了其间 12835 株，从中发现了一些风趣的现象。当把种子是黄色彩的豌豆株与绿色种子的豌豆株杂交今后，它们的子孙总是黄的，但是再下一代，绿色再现的比率则是1 : 3。他还关注到了豌豆种子的形状，有三角形还有圆形的，豌豆植株的开花、花的方位、豆荚形状和色彩等都不相同，通过杂交，在上述性质中，也呈现出相似的规则。为了解说这一发现，孟德尔引入了两个重要的概念，即“隐性因子”和“显性因子”。经他计算，有“纯隐性”体现的概率是 1/4，2/4 是“混合性”，而另 1/4 则体现“纯显性”。通过近 10 年的系列试验，孟德尔得到了遗传学的两个重要的规律，即别离规律和自在组合规律，后人把这两个规律称为孟德尔遗传学规律。
1865 年 3 月 8 日，孟德尔在布尔诺天然科学学会上宣读了他的研讨效果。但由于理论新颖、研讨办法超前，以及没有资质与威望，他的思维遭到了其时学术界的遍及冷遇。直到 1900 年，孟德尔逝世 16 年之后，全世界总算知道到了他的效果的价值。在今世的基因学研讨中，孟德尔这个姓名经常被提起，他被公认为现代遗传学之父。
