Однако период абсолютного господства лысенкоизма в советской биологии и агрономии продолжался сравнительно недолго. Неумеренные восхваления Лысенко и полное подавление любой критики в его адрес были типичны лишь в течение четырех лет. В декабре 1952 года «Ботанический журнал», редактируемый академиком В. Н. Сукачевым, поместил две статьи, в которых Т. Д. Лысенко обвинялся в отходе от дарвинизма и от самого мичуринского учения. Первая статья была написана Н. В. Трубиным — до этого одним из наиболее горячих сторонников Т. Д. Лысенко. Вторая принадлежала НД. Иванову, также ученому, стоявшему на одних позициях с Т. Д. Лысенко во вопросам генетики. Оба автора критиковали только учение Т. Д. Лысенко о видообразовании путем скачкообразного перехода от одного вида к другому (пшеницы в рожь и ячмень, овса в овсюг и т. д.), учение, которое даже на фоне невысокого теоретического и экспериментального уровня других построений Т. Д. Лысенко отличалось своей нелепостью и недостоверностью.
Обе статьи и сам факт дискуссии были встречены советскими учеными с огромным энтузиазмом. В редакцию «Ботанического журнала» посыпались десятки статей от многих ученых. Они отличались во многих случаях большой яркостью и полемическим талантом. Долго сдерживавшийся напор мыслей и идей, казалось, нашел выход, и, несмотря на ответные, резко демагогические статьи, помещавшиеся в журналах «Агробиология», «Журнал общей биологии», «Успехи современной биологии», симпатии ученых и молодежи были на стороне «Ботанического журнала».
В первые два года дискуссия вращалась в основном вокруг вопросов видообразования (Баранов П. О видообразовании // 1953. № 5; Козо-Полянский Б. М. Вопросы нового учения о виде // 1953. № 6; Бобко ЕБ. К вопросу о методике изучения образования новых видов // 1953. № 3. и др.).
В сферу дискуссии «Ботанический журнал» включил вопросы внутривидовой конкуренции (статья ВД. Сукачева // 1953, № 1). Но логика дискуссии, а также попытки сторонников Т. Д. Лысенко объявить морганистами-менделистами всех споривших с ним авторов «Ботанического журнала» закономерно привели к расширению фронта дискуссии и к включению в нее проблем генетики и агробиологии. Обсуждению были подвергнуты, по существу, все аспекты лысенкоизма. «Ботанический журнал» быстро стал самым популярным биологическим журналом. Каждый его номер ждали с нетерпением. Объем и тираж увеличились. Вместо 6 номеров в год стали выходить 12. Критические статьи вскоре появились и в «Бюллетене Московского общества испытателей природы».
Под влиянием дискуссии в «Ботаническом журнале» оживились и экспериментальные работы по генетике, она снова стала легальной наукой. В АН СССР начали возникать генетические лаборатории и группы, хотя университеты, сельскохозяйственные институты и система ВАСХНИЛ оставались еще под почти полным контролем сторонников Т. Д. Лысенко.
К теоретическим аспектам дискуссии быстро добавились практические. В ряде убедительных статей был показан огромный практический ущерб, нанесенный лысенкоизмом сельскому хозяйству. Быстро были развенчаны псевдонаучные работы О. Б. Лепешинской. В конце 1955 года более 300 ученых подписали письмо с требованием отстранить Т. Д. Лысенко от поста Президента ВАСХНИЛ, а А. И. Опарина — от поста академика-секретаря биологического отделения АН СССР. К этому требованию прислушались. Пост Президента ВАСХНИЛ занял П. П Лобанов, настроенный более умеренно, А. И. Опарина заменил академик ВАЗнгельгардт. Позиции сторонников Т. Д. Лысенко начали ослабевать, и развивающаяся дискуссия фактически развенчала лысенкоизм.