在布尔诺城修道院里，有一个美丽的植物园，这里一年到头草木葱茏，花香四溢。这是一个用科学的方法经营的花园，种有许多珍贵的奇花异草。植物园旁边，还有一个收藏丰富的植物标本室。这两处地方是修道院的神父克拉塞和泰勒两人苦心经营起来的。他们俩都是奥地利有名的植物学家。白天，这里是他们进行花木栽培等科学实验的场所，夜晚，神父们便聚集在这里探讨各种学术和政治问题。
其实，在这座修道院所在的布尔诺城是该地区科学文化的中心，许多神父都是奥地利颇有名气的学者。主教纳帕是大学教授，对哲学、语言学和数学、生物学等都颇有研究。其他神父也都是布尔诺哲学院或是大学预科学校的专职教师。
1843年9月，修道院里新来了一位年轻的见习修士。他身材矮胖，额高嘴阔，一双天真善良的蓝眼睛藏在镜片后面，总是闪烁着好奇、沉思的目光，他就是约翰·孟德尔。被生活所迫放弃学业后，他感到惟有到修道院工作才能保证温饱。他给自己取了个教名叫“格里戈尔”，他下决心在这里度过安贫乐道的一生。当然，孟德尔的内心十分痛苦，因为他不得不放弃自己所酷爱的自然科学和哲学，而整日里去攻读那些枯燥无味的神学，并且清心寡欲地为“上帝”祈祷终生。这年，他只有21岁。可是没过多久，孟德尔就比较适应修道院的生活了，这里的一切远非想像的那么恐怖，他的心情渐渐地放松下来，他发现，在修道院里，他不仅不用为生活奔波，亦能摆脱经济上的困扰，而且同样可以深造。其实，他十分幸运地跨入了另一扇科学院的大门。修道院里丰富的藏书、知识渊博的老师，为他创造了如同奥尔米茨大学哲学院一样的良好环境。他完全可以利用这些条件钻研他喜爱的自然科学。由于从小对生物的特别爱好，修道院中的那座植物园和植物标本室是孟德尔最喜欢的去处。他的大部分时间都是在这里度过的。克拉塞神父也十分喜欢这个虚心好学的年轻人，经常向孟德尔传授植物学和果树栽培学知识，指导他做植物杂交实验。就这样，孟德尔通过名人的指导，再加上自己的勤奋努力，靠自学的方式不遗余力地弥补了自己知识上的不足。
但在另一方面，为了在修道院里生存下去，孟德尔不得不硬着头皮啃那一大堆枯燥晦涩的神学课程，如教义学、教会史、宗教法、神学和伦理学等。四年后，孟德尔修完了修道院规定的神学的全部课程，又经过一年的见习，被正式提升为神父，负责教会医院的传教工作。但是，他最感兴趣的还是修道院里的那个小植物园和标本室，一有空闲，就跑到那里去摆弄花草，搞一些植物杂交实验。
孟德尔是一个做事认真的人，在他所负责的教会医院的传教工作中，他讲解得非常认真、努力，表现出了具有传道、授业的特殊才能。正巧，修道院附近的策涅姆大学预科学校需要一个教物理学和博物学的代理教师。主教纳帕看中了这个思想敏锐、活泼好动、勤学上进的年轻人。一天，主教把孟德尔叫到身边说：“年轻人，去传授自然科学知识给学生们，你看怎样？”这正中孟德尔的下怀，他早就想离开这里，换一个工作环境。因为他患有一种轻微的神经质疾病，每当在医院里传教，看到病人的痛苦状时，便会极度恐惧，他非常想换一种事情去做，这样也许更能发挥自己的才能。教师生涯也许能摆脱神学的缠绕，他愿意把自己十分喜爱的自然科学知识传授给学生们。
一般来说，在预科学校当教师，必须受过大学教育并通过教师过关考试，而孟德尔没有任何资格。但他学识渊博，待人谦虚，讲课生动、形象，深受学生们的爱戴。每到节假日，学生们便来到修道院，和孟德尔探讨各种问题。孟德尔带着学生们到植物园，教他们学习植物杂交技术，讲解植物花草的有关生物知识。对每一个学生来说，这位和蔼可亲的教士，既是良师，又是益友。
1850年夏天，孟德尔来到维也纳大学参加教师转正考试，出乎他的意料，他竟然没有通过这次考试，孟德尔充满自信的眼中流露出了迷惑和不解，但挫折并不能动摇他的意志，他接连参加了两次考试，但都失败了。原来他的富于独创性见解的答卷，超过了主考官们所能理解的水平。他们在孟德尔的自然科学试卷上写着这样的评语：“该考生对这门课程的传统知识不够理解，他使用自己的语言，表达自己的观念。”囿于传统知识的圈子内，主考官们当然不能理解这位未来优秀科学家的真知灼见。但是，皇天不负苦心人，英才终究会有人欣赏，维也纳大学的物理学教授、物理学评卷人被他的顽强精神所感动，同时也十分欣赏他的物理天赋。1851年暑假，他写信给纳帕主教，建议送孟德尔到维也纳大学学习。同年十月，孟德尔来到了这所梦寐以求的高等学府。
维也纳大学的进修，对孟德尔来讲是从天上掉下来的好事，在他的一生中，这段学习生活无疑是最幸福的。在这里，他犹如久旱的禾苗贪婪地吮吸着知识的雨露和养分。作为一个进修生，他的学习时间不像其他学生那么宽裕，他分秒必用，为此，他放弃一切娱乐活动和节假日休息时间。除了必修课外，他还大量阅读最感兴趣的数学、物理学和生物学方面的书籍。就这样，孟德尔仅用了两年时间就学完了一般学生需要用三年多时间才能学完的全部课程。
维也纳大学是欧洲有名的大学，这里集中了一大批优秀的科学家，其中有著名的物理学家——“多普勒效应”的发现者多普勒，著名物理学家、数学家爱汀豪森，欧洲最优秀的植物学家翁格尔等人。孟德尔分别在他们的手下学习和工作过。在他们那里，不仅学到了一个科学家所必须具备的娴熟的实验操作技巧和敏锐的观察能力，而且还在研究方法上得到了训练。比如，爱汀豪森的用数学方法解决自然科学研究问题的思想，为以后孟德尔进行遗传实验时创立独特的数学统计方法提供了强有力的思想基础。
在维也纳深造期间，对孟德尔影响最大的是翁格尔教授。这位进化论的先驱者，经常努力地向自己的学生灌输物种变异与进化的思想。这极大地鼓舞了孟德尔敢于同传统势力作斗争的勇气。翁格尔关于植物杂交与变异的理论也为孟德尔以后形成自己的遗传理论打下了基础。正是在这些名师的熏陶和指导下，孟德尔受到了系统、严格的科学训练，奠定了全面的知识基础，学到了大科学家独特的研究方法，并且获得了在修道院里所不能获知的科学信息，了解了科学发展的状况和突破口。这一切都是他日后作出重大科学发现的潜在因素。在孟德尔的一生中，维也纳大学的进修，是他科学生涯的重大转折。
科学研究的典范
孟德尔以优异的成绩结束了维也纳大学的学习生活。他满载而归地回到了布尔诺后，被聘为布尔诺高等技术学院的助教，教物理学和生物学。那年，他32岁。
在学院里，孟德尔以其自身的优秀品质和渊博的学识很快地博得了教授们的好感。气象学家耐塞尔教授尤其喜欢这个勤奋、厚道的年轻人。他们早已成了好朋友，两人经常在一起切磋交流各自在不同领域里的研究体会。有一天，耐塞尔教授来到修道院，两人在修道院的林荫道上谈着学术界的各种问题。孟德尔把教授带到花园里，去看看教授所关心的他的豌豆实验。
穿过林荫道，绕过五彩缤纷、香气袭人的花圃，他们走进一块狭长的、种满了豌豆的园地。这块地约35米长，7米宽。看上去虽然比较贫瘠，但一排排豌豆却长势喜人。孟德尔看见这一串串嫩绿、饱满的豆荚，高兴得合不拢嘴，他把这些豌豆比做他的儿女。孟德尔的做法引起众人的不理解，有人对他进行讥讽，说他行为“反常”，有人说他只不过是为了消遣而已，作为孟德尔的好朋友，耐塞尔也不理解他为什么要这样痴迷，但是，教授相信孟德尔的所作所为，还是很支持他的实验。孟德尔看着教授疑惑的脸，知道他心里想着什么。“我将年复一年地观察这些豌豆的子子孙孙们，通过实验找出植物遗传的规律性。”孟德尔对教授这样说。他毫不理会庸人们的嘲笑。他心中早有定数：要解决植物的形态和花的颜色等根据什么法则传递给后代的问题。
在我们开始进行自然科学研究之际，仅糊里糊涂地做实验是没有意义的。我们首先必须考虑好要解决什么问题，用什么做材料，采取什么样的方法进行实验以及如何处理其结果等。这些都是事先计划好并根据它来开展研究。孟德尔就是出色地处理这些问题的典范。
对于生物性状遗传问题的探讨，孟德尔早就十分关注了。还是在18世纪中叶，科学家们就开始进行动植物的杂交实验，当时是围绕“杂交能否产生新种的问题”。到了18世纪末期，这个问题解决了，杂交实验的结果打破了神创说者的“物种不变论”。到了19世纪，关于动植物的杂交研究又进一步朝两个方向发展，一个方向是园艺学家或植物育种专家为了提高农作物的产量，通过杂交悉心培育优良的新品种；另一个方向则是理论研究，探索生物遗传与变异的奥秘，即：生物性状的遗传是否有规律可循？许多生物学家的实验得出同一结论：似乎是有规律可循。但是究竟是什么规律？为什么会产生这种有规律的遗传现象？这些问题成了当时生物学家迫切需要解决的重大课题。孟德尔决定向这个课题发起冲击，进行一种豌豆杂交实验。
孟德尔为什么会选择这个研究课题呢？当然除了他从小对植物和园艺的爱好外，更重要的是，在著名的植物学家翁格尔的指导下，孟德尔懂得，确定研究课题的关键是寻找当代科学发展的突破口，解决迫切需要解决的重大课题，才可能得到前人所没有得到的重大发现。
豌豆实验
1856年春，孟德尔向修道院要了植物园中一块废弃不用的荒地，种植和栽培了豌豆、菜豆、玉米、草莓等，他还饲养了蜜蜂、家鼠等小动物，以便能从中挑选能进行动植物遗传杂交试验的材料。经过反复实践，他确定豌豆是最适宜做杂交实验的。孟德尔从种子商那儿得到了许多品种优良的豌豆，花了两年时间进行选种，从中选出了一系列具有单一性状的优良品系用于实验。他认识到每次实验必须要注意单一性状。例如，种子的性状，而不是整个植株。他选了22个性状稳定的品种，又选出了其中7对性状可以明显区分的，如黄色和绿色的叶子，高茎和矮茎，光滑种子和皱皮种子，豆荚饱满的和不饱满的等等。他在实验中发现：用于杂交实验的品系的子代的某一特定性状总是类似于亲代。
豌豆是自花授粉进行繁殖的，植株的结构使某一朵花的花粉通常落到同一花朵的柱头上而发生受精作用，这叫自花授粉。然而杂交也比较容易做到。孟德尔打开一花芽，在花粉散落之前就除去雄蕊，从而防止自花授粉，然后他给这朵花授以另一朵花的花粉。在一次实验中，孟德尔用结饱满种子的植株与结皱缩种子的植株进行杂交，由此研究种子性状的遗传。实验结果非常明确：产生饱满种子的植株不管作为父本还是母本，子一代（F1）杂种植株全部都结出饱满种子。皱缩性状看来是被饱满性状的显性所掩盖了。孟德尔发现他选定研究的七种特征都是这样的情况。在每次试验中，F1杂种只出现两个相对性状中的一个，孟德尔把这类性状（饱满种子、黄色豌豆和腋生花等）称为显性性状，而那些在F1杂种不能显现的性状（皱缩种子、绿色豌豆和顶生花等）称为隐性性状。
后来，科学家们发现，一个性状对另一个性状呈显性是常见的，但不是绝对的现象。某些情况下有“不完全显性”，即子一代杂种是两个亲体的中间类型。例如，开深红花的金鱼草植株与开白花的植株杂交，产生的子一代杂种的花都呈粉红色。产生这种结果的原因很简单，因为粉红色花的红色素比深红色花的红色素要少，而白花中则一点红色素也没有。双亲的某个性状都出现在子一代中的例子也很多，这称为“共显性”。例如，一个人从双亲那里继承了A型和B型血型，从而同时表现出A和B的血型。A和B两种血型特有的物质（抗原）同时存在于这个人的血液中。
孟德尔种下了子一代杂种结出的种子，等它长成植株后使其自花授粉。在饱满种子和皱缩种子两种植株杂交的子二代植株上结出的同一荚果内同时出现了饱满和皱缩两种种子。他统计了这些种子的数目，其中有5474颗是饱满的，1850颗是皱缩的，这个比值是2.96∶1，非常接近于3∶1。于是孟德尔又继续做了其他的杂交实验，结果都得出同样的比值，在每一次试验中，子二代出现的显性性状通常是隐性性状的3倍。