Окончил Киевский сельскохозяйственный институт. Был научным руководителем, а затем директором Всесоюзного селекционно-генетического института, директором Института генетики АН СССР.
В 1938-1956 годах - президент ВАСХНИЛ. Создал теорию стадийного развития растений, метод направленного изменения наследственно озимых сортов зерновых культур в наследственно яровые и обратно. Предложил ряд агротехнических приемов (яровизация, чеканка хлопчатника, летние посадки картофеля). Идеи Лысенко внедрялись в сельском хозяйстве в 1930-1960-х годах прежде всего административными методами. Получил полную поддержку Сталина. Концепция Трофим Денисович Лысенко, советский биолог и агрономЛысенко была признана единственно правильной, и любая ее критика воспринималась как вредительство. Как организатор сельскохозяйственной науки Лысенко проявил себя жестким и беспощадным гонителем своих научных оппонентов, нанес большой ущерб развитию генетики и биологии в стране. Монополизм Лысенко в биологии, совмещенный со сталинскими методами борьбы с инакомыслием, вызвал уничтожение целых научных школ, гибель многих ученых (в т.ч. Н.И.Вавилова). Позже было однозначно доказано, что все идеи Лысенко не более чем шарлатанство, основанное на лженаучных исследованиях и фальсификациях результатов опытов. В 1956 году Лысенко был раскритикован Хрущевым и снят с поста президента. Тем не менее остался ближайшим советником Хрущева по сельскому хозяйству, так как теории Лысенко соответствовали воззрениям нового генерального секретаря. В 1961-1962 годах Лысенко во второй раз занял пост президента ВАСХНИЛ, а с 1966 года заведовал лабораторией Экспериментальной научно-исследовательской базы АН СССР «Горки Ленинские».