Năm 32 tuổi ông được cử làm giáo viên của Trường Cao đẳng thực hành ở Brunn (nay là Brno thuộc Cộng hoà Czech) .
Từ năm 1856 đến năm 1863, ông âm thầm làm những thí nghiệm công phu trên đậu Hòa Lan. Năm 1865, ông trình bày các kết quả thực nghiệm của mình tại Hiệp hội khoa học tự nhiên Thành phố Brno và một năm sau các kết quả nghiên cứu này được công bố trên tập san của Hiệp hội và gửi cho những cơ quan khoa học trên thế giới nhưng không được ai chú ý. Thế giới khoa học lúc bấy giờ chưa sẵn sàng để công nhận điều quan trọng của những kết quả mà ông tìm ra.
Ông phát hiện thấy cây đậu bố mẹ có thể truyền lại cho con cái những nhân tố di truyền riêng rẽ và nhấn mạnh rằng các nhân tố di truyền (ngày nay gọi là Gen) duy trì được các tính chất cá biệt của chúng từ thế hệ này sang thế hệ khác. Các thực nghiệm của ông vừa mang tính chất thực nghiệm vừa mang tính chất chính xác toán học. Ông đã sử dụng 7 cặp tính trạng khi tiến hành lai tạo: Hoa tía - Hoa trắng, Hoa mọc nách - Hoa mọc ngọn, Hạt vàng - Hạt xanh, Hạt trơn - Hạt nhăn, Quả trơn - Quả nhăn, Quả xanh - Quả vàng, Cây cao - Cây thấp. Các thí nghiệm của ông hết sức phong phú và chính xác. Nhưng tiếc thay, thực nghiệm của Mendel đã bị chìm đi trong sự thờ ơ của xã hội. Không ai chú ý đến các cây đậu Hà Lan của Mendel và không nhận ra được sau các cây đậu được lai tạo một cách công phu này là một thiên tài mà sau này được cả nhân loại tôn vinh là Ông tổ của ngành Di truyền học. Ông vẫn miệt mài vừa dạy học, vừa truyền đạo và tiếp tục làm thực nghiệm trong vườn của tu viện. Năm 1868, ông được phong chức Tổng Giám mục. Ông còn là người sáng lập ra Hội nghiên cứu Thiên nhiên và Hội Khí tượng học của thành phố Brno. Năm 57 tuổi ông được cử làm Giám đốc Tu viện. Ngày 6/1/1884 ông qua đời sau một tai biến do viêm thận.