En 1875, Mitchourine, simple employé du chemin de fer mais passionné de botanique, loue un lopin de terre de 500 mètres carré non loin de Tambov où il commence à collectionner les plantes, et débute ses recherches en pomologie et en sélection. En 1899, devenu pépiniériste, il fait l'acquisition d'un terrain de 13 hectares ou il transfère sa collection. De 1905 à 1910, il propose à de nombreuses reprises au département à l'agriculture du tsar de l'aider à développer de nouvelles variétés de fruits pour le bien du pays mais Mitchourine ne reçut jamais aucune réponse. Aussi, malgré son âge avancé (il a 62 ans lors de la révolution russe de 1917), il voit arriver le régime communiste avec joie. Dés 1918, il se met à la disposition du commissariat du Peuple et, en 1919, sa pépinière est déclarée « propriété d'état ».
En 1920, juste après la fin de la révolution russe, Lénine ordonne qu'on organise des recherches analytiques sur les travaux de Mitchourine.
Le 11 septembre 1922, Mikhaïl Kalinine rend visite à Mitchourine à la demande expresse de Lénine.
Le 20 novembre 1923, le Conseil des commissaires du peuple déclare la pépinière de Mitchourine « institution d'importance nationale ».
En 1928, l'Union soviétique crée un centre de recherche génétique inspiré du verger de Mitchourine, le laboratoire central de génétique Mitchourine en 1934.
L'URSS commence à cultiver les hybrides de pomme, poire, cerise et sorbier de Mitchourine en diffusant ses techniques dans les sovkhozes et kolkhozes du pays.
Mitchourine apporta une contribution majeure dans le domaine de la pomologie en étant le premier à cultiver des hybrides de raisin, d'abricots et d'autres plantes de zones tempérées sous des climats froids du Nord. Pendant toute sa vie, Mitchourine travailla à créer plus de 300 nouvelles variétés de fruits. En 1925, à l'occasion du 50 anniversaire de ses travaux, il reçoit l'Ordre du Drapeau rouge du Travail pour l'ensemble de son œuvre. Le 7 juin 1931, il est décoré de l'Ordre de Lénine.
Le « Père des peuples » a également récompensé Mitchourine en rebaptisant, de son vivant, Mitchourinsk la ville de Kozlov, où il mourut dans son lit en 1935.