70年前，中华人民共和国建立之初，对内需要尽快医治长期战乱造成的经济创伤，快速恢复生产，构建社会新秩序；对外需要应对二战后资本主义阵营针对中国的政治孤立、经济制裁和军事封锁。国家的经济恢复和发展遭遇到空前的困难。在战乱初歇、百废待兴的新社会，稳定粮食供应是头等重要的国计民生大事，是整个经济恢复和发展的基础和前提。
周恩来总理在国务会议上特别强调：“粮食是保证人民生活和发展整个农业经济的基础，我们必须加以足够的注意。”大米和面粉是中国人日常食用的主要粮食品种，被称为细粮。因此，水稻和小麦的种植成为中国农业生产结构的主体，农业科研的重点也以提高稻、麦产量为核心。选育高产的稻、麦良种是当时紧迫的农业科研任务。
面对严峻的粮食短缺局面，新中国各级政府和广大人民群众都积极投入到大力发展生产、提高粮食产量的建设热潮中。
在当年的国情环境下，国家农业科研力量非常薄弱，推动农业发展的举措依然是传统的精耕细作、开垦荒地和兴修水利等。新生的人民政权建立起来后，经过农村土地改革运动和推行农业发展激励政策，到1952年，粮食生产基本得到恢复，产量有所增加。但是，这仍然不能满足社会对粮食的旺盛需求，粮食供需的缺口很大。
国家粮食部1953年6月2日的报告称，1952年7月1日—1953年6月30日的粮食年度内，国家收购粮食547亿斤，比上年度增长8.9%，而支出587亿斤，比上年度增长31.6%。收支相抵，库存减少40亿斤。随着“一五”计划的实施和大规模经济建设的逐步开展，农业生产逐步得到恢复，出现了喜人的上升势头。
新中国成立初期，就开始大力整顿和改组原国民政府设置的农业科研机构，并将其划为中央政府相关部门的隶属单位。其中，农业部直属的大区级研究所7处，专业所7个，筹备处2个，试验场2个。另有省级试验场（站）193处，业务上由大区领导。农业部所属机构中，共有大、中专学历研究人员和工作人员5000余人，占全国农业科研人员总数的46%；其中，中级以上职称人员450人，占全国农业科研人员中同类人员的33%。
之后，对部分专业研究机构的隶属关系进行了调整。例如：林业科学研究所划归林业部；华南热带林业科学研究所先划归林业部，1956年更名为“华南热带作物研究所”后隶属于农垦部；水产科学研究所先划归于食品工业部，后改称“黄海水产研究所”隶属于水产部；1951—1957年建立农业机械（化）研究所6个，其中2个（北京、南京）属于农业部，2个（洛阳、西安）属于第一机械工业部。
新中国成立之初，稻、麦新品种选育主要采用传统的“一穗传”方法，育种学称为系统选育法或纯系育种法。这是自花授粉作物常用的育种方法。它是在现有的品种群体中，选出符合育种目标性状的优良单株穗子，每个穗子的后代形成一个独立的群体株系。然后经过多年连续试验种植，不断选优除劣，提纯复壮，最终育成符合目标性状要求的新品种。
20世纪50年代，著名的水稻品种“矮脚南特”就是从高秆品种“南特16”的生产大田中，选出自然变异的矮秆植株而育成的。这是新中国水稻育种史上具有里程碑意义的育种成果，从此形成了以矮秆类型品种为主的水稻种植模式，结束了高秆水稻品种易倒伏减产的历史，水稻亩产量实现了跨越式增长。
同样，新中国建立初期育成的小麦品种“甘肃96”，也是从引自美国的小麦品种中，选拔出适宜我国生态环境种植并表现出优异性状的单株，经系统选育而成的。自1952年起，农业部开始推广种植小麦品种“甘肃96”，推广面积达到66.7万公顷/年，覆盖了我国中西部的整个春麦区。
到20世纪60年代初，我国的农业科研机构和科研人才队伍日渐壮大，具备了开展大规模协作攻关，集中力量进行稻、麦杂交育种的科研条件。
稻、麦良种的选育从前期的偶然性、随机性的“一穗传”选育进入到依据育种目标进行杂交选育的新阶段。袁隆平开创了“三系杂交水稻”的先河，我国因此成为世界上第一个大面积成功应用水稻杂种优势的国家。水稻是纯粹的自花授粉植物，当它的谷粒颖壳开花时，已经在壳内完成了授粉过程。通常情况下，如果需要进行少量谷粒的水稻杂交，就必须在颖壳开花前进行人工去雄，阻断颖内授粉。
但是在大田生产的场合，实际上不可能进行人工去雄的田间操作。这时候，选择一种自身就是雄性不育（或称花粉败育）的水稻植株，就是开展水稻杂种优势利用的关键。
因此，“三系杂交”需要由3个不同功能的水稻亲本配合组成：①雄性不育系，其谷粒颖壳内的雌蕊发育正常，而雄蕊花粉败育，不能自花授粉结实；②保持系，其雌蕊和雄蕊的发育都正常，将其花粉授予雄性不育系的雌蕊，可正常结成种子，而且其后代保持雄性不育，故称保持系；③恢复系，将其花粉授予雄性不育系的雌蕊，也可正常结成种子，但其后代恢复了可育性，成为大田生产用的种子。
在20世纪70年代，我国始终依靠社会主义集中力量办大事的制度优势，探索跨区域、跨学科、跨部门的协同攻关模式，有效解决了不同时期制约农业、农村发展的重大关键技术难题。成立了由中国农业科学院、湖南省农业科学院等几十家农业科研教学单位、生产部门共同参与的“全国杂交水稻科研协作组”，有力促进了杂交水稻研究，在世界上率先实现了“三系”配套，推动了我国粮食生产水平的飞跃。
从1976年起，杂交水稻开始迅速向全国推广，其主要品种（组合）为“南优”“矮优”“汕优”“威优”“冈优”“D优”“Ⅱ优”“协优”等系统。
20世纪50—60年代，我国组织专门队伍，收集了数千份小麦地方品种，并对其主要生态性状进行了系统研究，明确把我国小麦产地划分为10个生态类型，其中黄淮、长江中下游、西南三区占全国小麦总面积的80%，占总产量的85%。
20世纪60年代初，国家组织全国协同开展小麦育种攻关研究。李振声是我国小麦杂交育种奠基人，享有“小麦远缘杂交之父”的称号。他育成的用普通小麦与长穗偃麦草进行远缘杂交的新品种“小偃6号”，一直是我国小麦育种的重要骨干亲本，衍生品种多达50多个，累计推广种植3亿多亩，增产小麦超过75亿千克。
农业生产上，一个优良品种潜能的实现，必须有相应的栽培种植的“良法”相配合；只有“良种+良法”，才能达到高产优质的目标。我国先后通过“三系杂交”“两系杂交”的途径选育出一大批水稻良种之后，农业专家提出了新的粮食高产路径，实行“良种+良法”科学种植模式。
1996年，农业部启动旨在提高水稻产量潜力的“中国超级稻研究”重大项目，明确提出超级稻要通过理想株型塑造与杂种优势利用相结合的技术路线，培育大幅提高单产、重点提升大米品质、综合抗性较强的新型水稻品种。
70年来，我国以稻、麦育种技术为主导，先后经历了传统品种筛选、矮化育种、杂种优势利用、细胞工程、分子育种等发展阶段，实现了5—6次大规模品种更新换代。
目前，以转基因、基因编辑、分子标记、单倍体育种、分子设计等为标志的现代生物技术，正在不断完善并开始应用于农作物新品种的培育实践中，引领生物技术产品更新换代的速度不断加快。与此同时，互联网、大数据、人工智能的广泛应用，生命科学、信息科学与育种科学深度融合，使得作物育种跨入革命性的新阶段。