由于水稻是自花授粉的，要进行杂交实验，最关键的就是找到一棵雄性不育株。所以袁隆平早期的研究，最主要就是找到一棵雄性不育株，这一找就是3年。虽然这3年的时间里，他没有寻找到雄性不育株，却有了人生中的另一大收获——他找到了自己的妻子邓哲。

1964年2月22日，袁隆平34岁，邓哲26岁，他们用50块钱的喜糖办了婚礼。虽然他们是经过介绍结合的，但在一起之后却相敬如宾，十分恩爱。邓哲终其一生都尊称袁隆平为“袁先生”。

婚后，袁隆平把所有的精力都放在了杂交水稻的研究上。功夫不负有心人，经过5个月的寻找，袁隆平终于在试验稻田中找到一株“天然雄性不育株”。

1964年对于袁隆平来说，简直是双喜临门。他既收获了自己的爱情，也找到了理想大门的钥匙。惊喜万分的袁隆平立马进行杂交研究，但经过足足一年的时间，他才最终确定了水稻的雄性不育以及杂交优势。这既是肯定了当年琼斯的理论，也是对袁隆平多年默默耕耘的回馈。

然而，这一研究遭遇了外界最大的非议，同行根本不相信他能有什么成果。只有妻子邓哲默默站在他的身后，给了他最坚定的支持。在后来的两年时间里，邓哲又和他一起找到了6株雄性不育的水稻。

1966年，袁隆平在《科学通报》发表了著名的论文《水稻的雄性不孕性》。虽然这篇论文只有4个版面，十分简洁，但对中国的科学育种研究来说，却具有划时代的意义。

1967年，在政府的指示下，袁隆平和他的学生兼助理尹华奇、李必湖三人组成“水稻雄性不育科研小组”，全力寻找可育种的雄性不育系。虽然要找到这样的天然雄性不育株很不容易，但终于能一心研究的袁隆平感到很有信心。

然而，1968年5月18日晚上，就在袁隆平试验田水稻即将成熟时，有人偷偷拔走了他们所有的水稻，一根不剩。第2天，发现多年的成果一夜尽失，袁隆平悲痛欲绝。经过不断地寻找，他们才在废井边上找到5株残存的水稻。虽然残存的水稻让袁隆平的研究不至于前功尽弃，却也让研究成果至少推后了3年。

在这几年的时间内，袁隆平进行了成千上万次的杂交工作，但依旧没有得到有力的成果。他遭受到的质疑越来越大，农民称他是疯子，同行称他是骗子。