孟德爾的豌豆實驗是從1855年開始的。從孟德爾的原始論文來看，他的實驗目的很明確，就是通過植物雜交來探索生物的遺傳規律。他用了34個豌豆品種，花了兩年時間檢驗它們的純種性，從中挑選出22個品種。經過仔細觀察，在這22個品種中，他又選出7對具有明顯差異性狀的品種。然後，孟德爾針對這7對相對性狀，一對一對地進行雜交和後代分析工作，這7對相對性狀分別是：種子形狀、種子顏色、種皮顏色、豆莢形狀、豆莢顏色、花的位置、莖的高度。
孟德爾發現，每對雜交的子一代都表現顯性性狀，但子一代自花授粉產生的子二代就發生顯性性狀與隱性性狀的分離，而且顯性類型數目與隱性類型數目都接近3：1。
由此，孟德爾提出顆粒性遺傳因子的概念，並推論遺傳因子在生物的體細胞中成對存在，體細胞形成生殖細胞時，成對的遺傳因子發生分離，分別進人不同的生殖細胞中。這就是我們今天所說的遺傳分離規律或孟德爾第一定律。雜交子一代產生的生殖細胞隨機兩兩結合的結果，便導致子二代性狀呈3：1的分離。
孟德爾從3:1這樣簡單的整數比得到遺傳因子具有顆粒性的概念。這種從整數比到顆粒性的邏輯推理，很可能受到過英國化學家道爾頓（J.Dalton，1766~1844年）的思想影響。1807年，道爾頓發現化學中的倍比定律，即兩種元素化合成多種化合物時，與定量甲元素化合的乙元素，其質量成簡單的整數比，由此道爾頓推論元素由微觀顆粒——原子組成的思想，並認為分子由原子組成，得出著名的“原子一分子論”。
在孟德爾之後，1900年，德國物理學家普朗克（M.Planck，1858~1947年）提出，隻有當振子能量為某一常量的整數倍時，黑體輻射理論中的種種困難才能消除，從而推論微觀形式的能量以顆粒性方式（量子）存在，創立量子論。這也是一個由整數比到顆粒性的邏輯推理的著名例子。
在揭示了一對相對性狀的遺傳規律（分離規律）之後，孟德爾就進一步研究兩對相對性狀的遺傳。孟德爾發現，具有兩對不同相對性狀的親本豌豆雜交所得的子一代，兩對相對性狀都隻表現顯性性狀，但在子一代自交所得的子二代中，出現了四種不同類型，其中兩種是兩個親本分別具有的性狀組合，另外，還出現了不同於親本的兩種重新組合。孟德爾由此推論，在體細胞形成生殖細胞時，不同對的遺傳因子可以自由組合。這就是我們今天所說的遺傳的自由組合規律或孟德爾第二定律。