科学家和历史学家都曾提到孟德尔的运气好得不可思议。我们现在知道豌豆只有七条染色体，若是当年他选了八种性状，有时会有两种性状同时遗传给子代，干扰他的结果。即使是七种性状，孟德尔仍很容易因其中数种性状刚好有关联而遇到障碍。孟德尔选择的性状刚好都是独立遗传，彼此互不相关。无论如何，孟德尔的直觉一直非常准。更有可能是因为他耐心观察多年，才能找到这七种最适合的特征来研究。

接着，孟德尔有系统地让他的植物大量杂交。经过多年后，他栽种和研究了超过1200棵植物。最关键的一步是亲自用取自不同品种的花粉让每朵花受精，然后用一个小布套把每朵花套起来，防止意外授粉的情况发生。孟德尔在第一子代中发现有些特征一定会出现，有些则一定会消失，而不是混合出现。例如长茎和短茎的亲代杂交，所有的子代都是长茎。他称之为显性，这个发现本身就很重要，因为它推翻了杂种是遗传混合性状的传统观念。

孟德尔在下一轮的实验中找到他需要的关键。在使杂种杂交后，在第一子代中消失的性状却在这时神奇地出现。当他计算长茎与短茎的植物、圆滑型或皱皮型的种子、绿色或黄色的豆荚后，他发现一件真的很神奇的事：它们的数目会形成一个简单的比例。在1064棵植物中，787棵是长茎；在7324个种子中，5474个是圆滑型；在580个豆荚中，428个是绿色。这些比例介于2.84∶1和3.15∶1之间，平均值为2.98∶1。换句话说，每四个第二代植物中，就有三个会呈现显性的性状，一个呈现相对的性状，孟德尔称之为隐性。

当时孟德尔正在整合第一个全面性的遗传理论。他推论卵和精子都含有携带着特定性状的一些物质单位，它们可将性状从一代传给下一代。他以最简单的方式来解释隐性特征为何会在消失后又再度出现：他假设遗传单位有两种形式，其中一种比另一种占优势。若一棵植物继承了一个或两个显性单位，就会表现出显性的特征。唯有当它继承了两个隐性性状时，才会表现出隐性的特质。孟德尔还假设每一代的遗传单位都是随机重新组合，这使他不仅能解释他在头两代的子代中看到的情形，也使他能够预测其后的子代中，显性与隐性性状的比例。

在其后的岁月中，透过六代植物来检验他的预测，结果证明他的理论非常适用。虽然他知道自己的发现必须要能由其他人复制，也要能适用于其他的物种才行，但他仍清楚地表示，他认为这些发现适用于所有的生物。他写道：“同时我们可以假设在实际上，重大的差异几乎不会发生，因为有机生命的发育计划无疑是一致的。”半个世纪后，孟德尔设想的遗传单位被称为基因。近一个世纪后，沃森和克里克在DNA的双螺旋体中找到了基因的分子结构。今天分子生物学家几乎可以随意读取和剪接分子密码，也有能力改造生物体，以及诊断与治疗疾病，最终能重新塑造生物世界，包括人类。

孟德尔于1865年在布尔诺自然科学研究学会会报上，发表了他的发现，以谦逊的《 植物杂种实验 》（Experiments with plant Hybrids）为题。在发表这篇论文后，如同布鲁诺斯基（Jacob Bronowski）所说的，孟德尔“立即遭到遗忘”。这份期刊的确不引人注意，但会被送到欧洲各地的120个学术协会，而且孟德尔也将重印本寄给了40位一流的生物学家，包括达尔文。我们知道达尔文并未读它，因为后来在他的论文中发现他收到的重印本还没打开过。但是即使打开看过的人，例如慕尼黑大学著名的植物学家奈吉理，也没有看出它的重要性。至少奈吉理有回信给孟德尔，但却建议他下次研究山柳菊（hieracium），这使孟德尔陷入死胡同。山柳菊是无性生殖，因此对孟德尔的研究目的没有用。在其后的30多年里，生物学家仍然从亲代性状是混合传给子代的观点来思考，都未能看出孟德尔努力证明给他们看的简单精确的遗传法则。

从达尔文也花了多年时间在数种不同的物种身上进行杂交实验，就可看出孟德尔的独特天赋。当然，没有人比达尔文更想发现遗传机制了，因为找不到遗传机制，他的进化理论就缺乏基础，但即使是他也没有察觉到孟德尔清楚看到的真相。

孟德尔发表他开创性的研究成果两年后，获选为他所在修道院的院长。虽然他想继续研究，但这个新职位占掉了他余生大多数的时间。他仍对科学感兴趣，他会繁殖新的植物品种（和一些生产力高但脾气极坏的蜜蜂），移植树木到遭侵蚀的山坡上，研究天文学和气象学。但是他一直找不到时间回来做遗传研究。他在63岁去世时，深受了解他的人钦佩，但科学界却忽视了他。仿佛是要确保他遭人遗忘，他的论文和书信在他去世后被烧毁。