改良果树品种的实验，不仅对植物育种具有一定的指导意义，而且还创立了米丘林遗传学派。
米丘林的父亲是个栽植果树和管理果园的人，这使米丘林从小就与果树结下了不解之缘，立志成为一个伟大的园艺家。
为了圆幼年那个园艺梦，他在自己的住宅旁开辟了自己的果园，种上了许多“中国苹果树”，开始了改良品种的实验。
第一次实验，他采用了人工授粉法。他给南方克里米亚和高加索地区的园艺师们写信求援，把优良果树的花粉寄来北方，以改变自己北方果树的品状。同行们及时寄来了花粉，米丘林如获至宝，把这些花粉分成若干份，等自己的果树开花的时候，他把花粉撒在花朵上，然后用透明的纱罩把花朵统统罩住，免得蝴蝶、蜜蜂等昆虫再把别的花粉传给花朵。可结出的果实与过去没有什么两样，依然那么小，人工授粉实验失败了。
挫折并没有使米丘林灰心。他寻思着，人工授粉法虽然不能在当年使优良花粉发挥其优势，或许它能够传给自己的后代。于是，米丘林决定继续实验，他精心栽培这批果树的种子，可七八年后结出的果子依然小得可怜，他满腔的希望再一次化为泡影。两次失败的打击更加坚定了米丘林改良的决心，功夫不负有心人，他改良实验的“中国苹果树”最终结出了又大又甜的果实。
米丘林所居住的那个地方十分寒冷，只能生长两三种苹果、梨和樱桃，他决心培植新的品种。开始实验时，他采用一般的方法，把南方优良品种的枝芽嫁接在北方耐寒品种的砧木上。结果树是接活了，但当严寒来临时，所有的接枝全部冻死了。在这项实验中，他发现杂种幼苗容易接受外界的影响，过去的失败是因为用了成年纯种的缘故。
后来，他又发现在果园一角的沙地上长出的幼苗比较耐寒。他这才恍然大悟：土壤肥、环境条件好，幼苗必然长娇了，因此不能耐寒。
他高兴得几乎跳起来说：“对！必须用贫瘠的沙质土壤来训练耐寒的幼苗。”
于是，他找到一大片沙质地，把树苗一棵棵移栽过去。经过七八年的实验，终于把许多耐寒的优良品种果树培育成功了。
60多年，米丘林经过无数次杂交实验，先后发明了“授粉法”、“嫁接法”、“无性接近法”、“媒介法”等育种方法，成功地培育了一个又一个的新品种。1934年，为了表彰米丘林的伟大贡献，前苏联政府授予他“科学与技术劳动英雄”的称号。
米丘林在植树育种实践中所创造的遗传育种理论已发展成一个学派，被称为米丘林遗传学派。