植物学研究是植物种质资源最为普遍的研究方法，主要包括：
一、资源调查方法
通过调查了解植物的生长环境、分布状况、生长习性以及基本的植物学性状，从而为种质资源的评价奠定基础，也为其起源、演化和分类提供依据。
通过对种质资源不同生态区的地理气候条件、栽培状况等的调查，可以明确某种种质资源的生态适应性和适应范围。
主要应用于某一地区或某一类作物的考察活动
二、比较形态学方法
植物种质资源研究中最多采用的方法，目前种质资源的多数性状均应用比较形态学研究结果。比较形态学性状：
1便于观察和获取，一般不需要精密复杂的实验室设施，直尺、放大镜、解剖镜是比较常用的工具；
2植物形态的变异复杂多样，其变异式样和幅度有利于进行分类、描述和鉴定等工作；
3研究历史长，积累了丰富的研究资料。
三、比较解剖学方法
对植物的器官或组织进行解剖、观察、比较研究。基于不同植物的器官或组织的解剖结构可能各有自身的特点。
解剖学性状主要包括气孔类型的发育及形态解剖、叶片的内部结构、叶脉式样、叶柄微管组织式样等。
比较解剖学性状通常与形态学性状密切相关，常作为比较形态学的辅助，为揭示种质资源各类群的区别特征和进化趋向提供证据。
四、孢粉学方法
不同植物其孢子和花粉性状各有特点，随着扫描电镜的发展，孢粉学性状在分类研究中应用越来越多，主要包括：
花粉萌发孔形态(aperturalorphofor)
孢粉外壁纹饰和分层式样(exeorionandstratificationpattern)
花粉聚合(pollenassociation)
花粉核数目(pollennuclearnuber)
萌发孔形态是研究中讨论最多的花粉性状，主要包括萌发孔的类型、数目、分布与位置等。
不同类型植物其花粉粒具有自己的特征，如被子植物花粉粒具有厚的、强耐力、不可渗透的外壁和薄的内壁。孢粉外壁纹饰和分层式样也各具特点，可用于不同植物类群的区分。
第二节考古学研究
植物考古学是根据古代人类活动遗留下来的实物和历史资料研究植物古代情况。实物和历史资料大多埋藏于地下，考古学家通过发掘它们，研究它们为植物种质资源的起源、驯化、传播和利用情况提供证据。
如：陕西西安半坡遗址中发现的菜籽，经同位素鉴定距今有6000-7000年。广西壮族自治区文物工作队(1978)在发掘一座2000多年前的古墓时，出土大批植物种子果实，经鉴定，有梅、青杨梅、李、橄榄、乌榄、橘子、红面、罗汉栲、广东含笑、金银花、木瓜、黄瓜、西瓜、花椒、大麻、稻、粟、姜、芋、葫芦等20余种。该发现雄辩地证明了，2000多年前上述植物已经在广西一带有广泛的栽培。通过考古，纠正了中国不是核桃的原产地的观点
植物生态学研究是在自然环境或人工控制环境中，研究环境条件、物候期、种质的生长发育习性三者之间的关系，了解植物种质资源生长发育规律、生育周期，及其对温度、光照、水分和矿质营养等的要求。
生态学研究主要包括以下四方面研究内容
一、物候期的观察
二、气象因子的影响分析
三、土壤因子的影响分析
四、人类活动的影响分析
第四节遗传学研究
一、杂交分析
杂交是指不同基因型配子结合产生杂种的操作过程。杂交是生物遗传变异的重要来源，基因重组是杂交的遗传学基础。
杂交分析的作用：
1、鉴别物种间的亲缘关系。
2、目标性状遗传分析的基础。
3、种质创新的有效手段。
二、测交分析
测交是指把被测验的个体与隐性纯合的亲本杂交，由于测交时常利用一个原来的隐性纯合亲本进行杂交，故又属于回交。
测交目的是验证某种表现型的个体是纯合基因型还是杂合基因型。
三、自交分析
自交一般是指以本植株或较纯的群体内的花粉进行授粉结实的操作过程。其目的：
1、验证遗传因子的分离情况。
2、使基因趋于纯合，产生稳定自交系。
四、远缘杂交分析
远缘杂交通常是指植物分类学上不同种、属以上类型间的杂交。
1、研究种间的亲缘关系。
2、可以创造出新的植物类型。
3、提高植物的抗病（逆）性，改良品种、创造雄性不育以及利用杂种优势等。