Ο Μέντελ χρησιμοποίησε τον βρώσιμο αρακά (Pisum sativum) για τις διασταυρώσεις του. Επέλεξε επτά χαρακτήρες που ήταν διακριτοί και δεν αναμείχθηκαν ποτέ- εμφανίστηκαν ως εναλλακτικές λύσεις είτε-είτε. Παραδείγματα: ύψος του φυτού (κοντό ή ψηλό)- χρώμα του μπιζελιού (πράσινο ή κίτρινο)- θέση των ανθέων (περιορισμένο στην κορυφή ή κατανεμημένο κατά μήκος του μίσχου).
Όταν διασταύρωνε ποικιλίες που διέφεραν ως προς ένα χαρακτηριστικό (π.χ. διασταύρωνε ψηλές με κοντές), η πρώτη γενιά υβριδίων (F1) παρουσίαζε μόνο μία από τις δύο εναλλακτικές λύσεις. Ο ένας χαρακτήρας ήταν κυρίαρχος και ο άλλος υπολειπόμενος. Όταν όμως διασταύρωσε αυτά τα υβρίδια μεταξύ τους, ο υπολειπόμενος χαρακτήρας επανεμφανίστηκε στη δεύτερη γενιά (F2). Η αναλογία των φυτών που εμφάνιζαν τον κυρίαρχο σε αντίθεση με τον υπολειπόμενο χαρακτήρα ήταν κοντά στο 3 προς 1. Περαιτέρω ανάλυση των απογόνων (F3) της κυρίαρχης ομάδας έδειξε ότι το ένα τρίτο από αυτούς ήταν γνήσιας αναπαραγωγής και τα δύο τρίτα είχαν υβριδική σύσταση. Η αναλογία 3:1 θα μπορούσε επομένως να αναδιατυπωθεί ως 1:2:1, που σημαίνει ότι το 50 τοις εκατό της γενιάς F2 ήταν γνήσια αναπαραγόμενη και το 50 τοις εκατό εξακολουθούσε να είναι υβριδική. Αυτή ήταν η σημαντικότερη ανακάλυψη του Μέντελ.
Όλα αυτά θα μπορούσαν να συνοψιστούν λέγοντας ότι η κληρονομικότητα δεν ήταν ανάμειξη, όπως πίστευε ο Δαρβίνος, αλλά σωματιδιακή. Οι παράγοντες (γονίδια) δεν συγχωνεύονταν ή αναμειγνύονταν, παρέμεναν χωριστά και μεταβιβάζονταν στην επόμενη γενιά αναλλοίωτοι.
Δημοσίευσε το έργο του το 1866, αλλά εκείνη την εποχή κανείς δεν είδε πόσο σημαντικό ήταν. 35 χρόνια αργότερα, οι εργασίες ανακαλύφθηκαν ξανά και, αμέσως, άρχισε η σύγχρονη γενετική.
