Năm 1854, Trụ trì Cyril Napp cho phép Mendel lên kế hoạch cho một cuộc thí nghiệm lớn về lai tạo ngay tại tu viện. Mục đích của cuộc thí nghiệm này là để theo dõi việc di truyền các vật liệu di truyền trong các thế hệ con cháu lai. Các nhà chức trách trước đây đã quan sát thấy rằng các thế hệ con lai màu mỡ có xu hướng trở lại các loài có nguồn gốc, và do đó họ đã kết luận rằng lai tạo không thể là một cơ chế được sử dụng để nhân giống loài mặc dù trong một số trường hợp đặc biệt, một số giống lai màu mỡ dường như không hoàn nguyên (cái gọi là con lai không đổi. Mặt khác, các nhà lai tạo thực vật và động vật từ lâu đã cho thấy rằng việc lai tạo thực sự có thể tạo ra vô số hình thức mới. Điểm thứ hai được các chủ sở hữu đặc biệt quan tâm, bao gồm cả trụ trì tu viện, người quan tâm đến lợi nhuận trong tương lai từ len của cừu Merino, do len cạnh tranh được cung cấp từ Úc.

Mendel đã chọn tiến hành nghiên cứu của mình với Pisum sativum vì có nhiều giống khác nhau, dễ nuôi cấy, kiểm soát thụ phấn và tỷ lệ nảy mầm hạt đạt thành công cao. Từ năm 1854 đến năm 1856, ông đã thử nghiệm 34 giống cho tính trạng của chúng. Để theo dõi quá trình di truyền, ông đã chọn bảy đặc điểm được thể hiện một cách đặc biệt, chẳng hạn như chiều cao cây (ngắn hoặc cao) và màu hạt giống (xanh lá cây hoặc vàng). Ông gọi những sự thay thế này là các nhân vật tương phản, hoặc các cặp nhân vật. Chẳng hạn, anh ta lai các giống khác nhau về một đặc điểm, một con lai có chiều cao ngắn. Thế hệ lai đầu tiên (F1) hiển thị đặc tính của một giống nhưng không phải là giống khác. Theo thuật ngữ Mendel, một nhân vật chiếm ưu thế và nhân vật khác. Tuy nhiên, trong vô số thế hệ mà anh ta nuôi từ những con lai này (thế hệ thứ hai, F2), tuy nhiên, tính trạng lặn lại xuất hiện và tỷ lệ con cái mang ưu thế so với con cái mang tỷ lệ lặn rất gần với tỷ lệ 3-1. Nghiên cứu về hậu duệ (F3) của nhóm thống trị cho thấy một phần ba trong số họ là con giống thật và hai phần ba là hiến pháp lai. Do đó, tỷ lệ 3: 1 có thể được viết lại thành 1: 2: 1, có nghĩa là 50 phần trăm của thế hệ F2 là nhân giống thật và 50 phần trăm vẫn còn lai. Đây là khám phá lớn của Mendel, và những người tiền nhiệm của ông không thể thực hiện được[2].