Теория стадийного развития растений применялась при разработке агротехнических приёмов; при подборе пар для скрещивания. Позже селекционеры школы Лысенко (В. Н. Ремесло….) использовали её при создании новых высокоурожайных сортов озимой пшеницы.
Работа Т. Д. Лысенко получила поддержку видного агронома академика В. Р. Вильямса и президента ВАСХНИЛ Н. Вавилова, назвавшего её "крупнейшим достижением в области физиологии растений за последнее десятилетие". В 1932 году теория стадийного развития была доложена Вавиловым на VI съезде генетиков (США). После своего возвращения Вавилов заявил, что "принципиально новых открытий… чего-либо равноценного работе Лысенко, мы ни в США, ни в Канаде не встречали". В 1933 году Вавилов представил работу Лысенко на соискание премии им. Ленина, а в 1934 году он рекомендовал Лысенко в члены-корреспонденты АН СССР.
С критикой теории стадийного развития в 1929-31 гг. выступал Н. А. Максимов, заведующий лабораторией физиологии растений Института прикладной ботаники и новых культур (позже ВИР). Впоследствии, однако, он изменил свою точку зрения и заявил, что "идеи академика Лысенко… следует считать самым выдающимся достижением советской физиологии растений за рассматриваемый период".
Новые агротехнические приёмы. В 1936 году Т. Д. Лысенко предложил способ чеканки (удаление верхушек побегов) хлопчатника. Этот приём дал увеличение сбора хлопчатника на 10–20 %.
Тогда же Т. Д. Лысенко предложил производить посадки картофеля в южных районах Советского Союза в летнее время. В результате там повысилась урожайность картофеля и улучшились его сортовые качества. Видный руководитель сельского хозяйства СССР 1960-80 гг., автор ряда книг о земледелии, Ф. Т. Моргун писал: "Хорошо помню, что в довоенные годы мы, жители Донбасса, наелись картофеля только тогда, когда начали сажать эту культуру в середине лета: в июне и июле. Этот метод предложил академик Лысенко…".
В 1939 году Т. Д. Лысенко разработал новую агротехнику проса — широкорядный посев в сочетании с усиленной борьбой с сорняками — позволившую увеличить урожайность этой культуры с 8–9 до 15–20 центнеров с гектара. В 1940 году просо по его агротехническим рекомендациям высевалось на 700 тыс. га.
Под руководством Т. Д. Лысенко в Одесском селекционно-генетическом институте был выведен сорт озимой пшеницы Одесская 3, морозостойкий и засухоустойчивый, превышающий по урожайности стандартные сорта на 3–4 центнера с гектара; выведен сорт ярового ячменя Одесский 9; сорт хлопчатника Одесский 1, ставший основным сортом хлопководства в новых районах его возделывания.
Награды; премии; звания. В 1931 году Т. Д. Лысенко был награждён орденом Трудового Красного знамени.
В 1934 году он стал академиком АН Украины и в том же году был назначен научным руководителем (с 1936 г. директором) Всесоюзного селекционно-генетического института (Одесса).
В 1935 году Т. Д. Лысенко стал академиком недавно созданной академии сельскохозяйственных наук ВАСХНИЛ. Он был самым молодым из академиков этой организации.
В декабре 1935 года Лысенко был награждён орденом Ленина.
В 1938 году Т. Д. Лысенко был назначен президентом ВАСХНИЛ.
Лысенко неохотно принял это назначение. По словам Хрущёва: "помню — это было до войны — Трофима Денисовича Лысенко решили выдвинуть президентом Академии сельскохозяйственных наук. Лысенко приехал тогда из Одессы в Киев и просил меня сделать всё, чтобы его не выдвигали на этот пост. Он говорил: не могу в академии работать, мне нужна земля, мне надо ставить опыты… Всё, что мог сделать, я сделал, но моих сил было недостаточно, и его всё-таки рекомендовали на этот пост. Тов. Лысенко был избран президентом Академии сельскохозяйственных наук. Но он настоял, чтобы ему дали участок земли, дали хозяйство "Горки Ленинские", где он ведёт научную и экспериментальную работу и сейчас".
Должность президента ВАСХНИЛ Лысенко занимал до 1956 года, а потом ещё в 1961-62 годах. Также с 1938 года он являлся научным руководителем экспериментальной фермы "Горки Ленинские".
В 1939 году Т. Д. Лысенко был избран в Академию наук СССР.
В 1940 году он стал директором Института генетики.
В марте 1941 года за разработку и внедрение методики летних посадок картофеля Т. Д. Лысенко, вместе с группой коллег, была присуждена Сталинская премия первой степени.
Общественная деятельность. Хотя Т. Д. Лысенко не состоял в партии — в отличие от многих его идеологических критиков — он вёл активную общественную работу. В 1935-37 гг. он был членом ЦИК; в 1937–1966 гг. депутатом Верховного Совета СССР; в 1937-50 гг. — заместителем председателя Совета Союза. С 1940 года Т. Д. Лысенко являлся заместителем председателя Комитета по Сталинским премиям в области науки и изобретательства. Он был также заместителем председателя Высшей аттестационной комиссии (ВАК).
В 1930-х гг. Т. Д. Лысенко была развита теория, получившая название мичуринской биологии, поскольку она опиралась на практическую деятельность и теоретические взгляды выдающегося русского селекционера, создавшего более 300 новых сортов плодовых и ягодных культур, И. В. Мичурина (1855–1935 гг.).
Основными положениями мичуринской биологии были следующие: 1) условия жизни растений и животных влияют на их наследственность; 2) определённые изменения условий жизни могут вызывать определённые изменения наследственности; 3) путём сознательного изменения условий жизни — "воспитания" — растений и животных человек может получать направленные изменения их наследуемых признаков; 4) некоторые приобретённые признаки наследуются; 5) возможна внехромосомная передача наследственных признаков.