選用兩個親本雜交所產生的第一代雜種稻。具有較強的雜種優勢和增產潛力。
1926年，美國人T.W.鐘斯發現瞭水稻的雜種優勢現象。20世紀60～70年代，由於受玉米和高粱雜種優勢利用成功的影響，在水稻育種領域出現瞭研究雜種優勢利用的熱潮。1968年，日本人新城長有首先育成粳型臺中65號三系，但雜種優勢不明顯，未能應用於生產。以後其他國傢又作瞭大量研究，也均未取得突破性進展。。
1964年，袁隆平在洞庭早秈等品種中發現一批自然雄性不育材料，提出實現水稻雜交優勢利用的設想，並開始雜交稻的研究。1970年冬袁隆平的助手李必湖在海南省崖縣（今三亞）的普通野生稻群落中，發現一株花粉敗育的野生稻（簡稱野敗），為育成秈型水稻不育系提供瞭寶貴的種質資源。於是，袁隆平等眾多科研工作者以利用野敗不育系作主要途徑，進行瞭恢復系篩選的課題研究和實驗。1973年，野敗型雜交秈稻三系配套，並選配出一批強優勢組合，雜交稻終於育成。1974年和1975年，經湖南、廣西、江西等地進行雜交組合優勢鑒定，一般比當地栽培品種增產20％以上。1976年開始大面積推廣。中國成為世界稻作生產上首先利用雜種優勢的國傢。
“三系”是指雄性不育系（簡稱不育系）、雄性不育保持系（簡稱保持系）和雄性不育恢復系（簡稱恢復系）。不育系的雄性器官發育不正常，花粉無受精能力，但雌性器官發育正常，當授以正常花粉時就能受精結實。保持系的雌、雄性器官發育均正常，能自交結實，其功能是用它的花粉授給不育系後，所產生的後代仍能保持雄性不育特性。恢復系的雌、雄器官也正常，能自交結實，其功能是用它的花粉授給不育系後，可使所產生的後代育性恢復正常，自交結實。應用“三系”法生產雜交稻種子時，將不育系與恢復系按一定比例相間種植，使其花期相遇，輔以人工授粉，就可不用人工去雄而生產大量第一代雜交種子，這一過程習稱雜交制種。同時，將不育系與保持系按一定比例相間種植，使其花期相遇，輔以人工授粉，可使生產的種子保持不育特性，並代代相傳，這一過程稱不育系繁殖。雜交稻的生產需年年制種，繁殖不育系、保持系和恢復系，構成一個相互配套缺一不可的統一整體。
除“三系”法外，還可用化學藥劑殺雄、“兩系法”（利用光溫敏核不育材料於不育期制種、可育期繁種）等方法生產雜交稻。此外，利用水稻廣親和性與特異親和性材料開展秈粳亞種間雜種優勢的研究，也取得瞭重要成果，一種被稱為超級雜交稻的稻品種已問世。