以棉花的不同种质资源为材料，通过遗传改良，选育具有较高生产潜力、优良纤维品质或某些特殊性状并适应于一定地区种植的棉花品种。棉花育种对提高棉花产量、改进品质、增强抗逆力、扩大种植区域和改良栽培管理技术等都具有重要的作用。

世界各主要产棉国都十分重视棉花品种改良。美国自19世纪末期以来，先后育成了爱字棉、斯字棉、岱字棉、珂字棉等不同系统的优良品种。苏联在十月革命以后，加强了陆地棉及海岛棉新品种选育工作，取得显著的成效。埃及则主要进行埃及型海岛棉的品种选育，育成了许多著名的长绒棉品种。

中国在20世纪20年代已开始运用现代育种技术选育出百万棉、孝感长绒等亚洲棉品种。后来由于陆地棉替换了亚洲棉，育种重点也就转向陆地棉的改良。至1984年止，育成推广的新品种面积在700公顷以上的有155个。包括中熟、早熟、丰产、抗病等不同类型的品种。其中通过全国棉花品种区域试验鉴定的品种有4批，计78个品种。从发展进程看，40～50年代主要是从国外引种获得陆地棉良种，如引入岱字棉15，经试验、示范后大面积地替换了亚洲棉品种。60～70年代同时采用选择育种及杂交育种法，育成了洞庭1号、中棉所3号、徐州1818、鲁棉1号等一大批丰产良种。其丰产性超过了国外引入品种。80年代着重采用杂交育种法，育成了一些丰产、抗病或纤维品质又有所提高的新品种，如鄂沙28、冀棉8号、陕1155、86-1等。80年代初，中国自育品种的种植面积已占全国棉田的90%以上。

丰产、优质、早熟、抗逆、适应性广、适合机械化作业是棉花育种的总目标。各棉区由于自然条件和生产水平不一，具体的育种目标有所不同。

新品种的皮棉产量一般要求比当地推广品种的原种增产10%以上。棉花产量是由单位面积上的株数、单株铃数、单铃子棉重和衣分等因素构成。因此，在产量性状上要注意选择出苗好，苗期抗逆性强；单株结铃率高，特别是中下部结铃多，且植株较紧凑，适于密植；棉铃大小适当，衣分高，子指也较大等优良性状。对于与群体光能利用率有关的单株叶片大小和形状、植株分枝习性和株型等性状，也要注意选择。

纤维品质决定棉花纺织价值，是棉花育种的主要目标之一（见棉纤维品质育种）。抗病（见棉花抗病育种）、抗虫（见棉花抗虫育种），以及耐旱、耐盐碱和对某些不良环境因素抗性的选择，也是不可忽视的育种目标。

早熟性和产量、品质、抗性等均有密切关系，要统筹兼顾，相互协调。在生长季节较短地区，对早熟品种的要求更为迫切。黄河流域棉区一般要求霜前花率在85%以上：北部特早熟棉区及西北内陆棉区要在80%以上；长江流域棉区要求10月20日前收花量达85%以上。

适合机械化作业的棉花品种，要求主秆坚硬不倒伏，枝条有弹性，第一果枝距地面稍高，茎叶光滑，苞叶小而早落，吐絮时间集中，且棉铃的含絮力和棉瓤的联絮力较强。

此外，还要注意选育种子低棉酚、高油分或高蛋白质含量的品种，以便充分利用棉子种仁中的某些营养成分（见棉子品质育种）。

主要途径是选择育种。棉花为常异花授粉作物。由于天然杂交和突变，品种群体中经常出现一些变异个体。因此，根据育种目标，在当地推广品种或引入品种的群体中采用选择育种方法，进行一次或多次的选择优良变异株。经过鉴定比较，最后育成新品种。50年代以来，中国育成的棉花新品种中，约有半数是通过选择育种法育成的。

是根据育种目标，针对现有优良品种需要改进、补充的优良性状，选择优缺点能相互弥补的材料作为杂交亲本，通过一定杂交方式产生杂种，然后按性状遗传规律和杂种各世代的具体表现，进行选择、鉴定、比较，从而育成新品种。杂交方式可根据亲本亲缘的远近，分为种内品种间杂交和种间杂交，以种内品种间杂交最为常用。中国50年代以来育成的新品种，约有1/3是杂交育种育成的，而其中绝大多数是品种间杂交的成果。为了丰富杂种的遗传组成，可以选择几个亲本材料分阶段地进行复合杂交；如要转育少数特殊优良性状，则可选用一个比较理想的轮回亲本进行回交；假使所需要的性状与某些不良基因有连锁，例如要打破高产与纤维优质性状间的负相关，可在杂种早期品系间进行有针对性的互交。总之，亲本选配和杂交方式因育种目标和材料而定。棉花为大株作物，与稻、麦等作物相比，一个杂交组合常难种植较大的群体。为了保证遗传重组的机率不至于太小，杂种的F₂群体至少应种植2000株以上；复合杂交（如双交）种的F₁群体，也要尽可能大些，最好不少于500株，才能提高优株入选率。种间杂交属于远缘杂交，主要是栽培棉种间或栽培棉种与野生棉种间的杂交。这是进一步发掘和利用种质资源，转育某些特殊性状的重要途径。但是，远缘杂交育种的技术难度较大，关键在于克服种间杂交的不孕性及杂种后代的不育性和生活力。为了改进棉花品种抗性和某些纤维品质性状，中国、美国和苏联等国均在开展棉花远缘杂交育种，并已选育出一些优良品系和材料。

杂种优势利用也是棉花杂交育种的一个方面，印度、中国等已配置一些强优势组合在生产上利用（见棉花杂种优势利用）。此外，还可采用诱变育种方法，以γ、β射线等物理因素或化学诱变剂处理棉子、花粉或棉株生长点，从中选择优良突变体，进而育成新品种。

不论采用何种育种方法，在育种过程中，对亲本和育种材料都要进行自交保纯或隔离防杂。为了克服棉花生育期长，一年只能种植一代的局限性，中国的棉花育种工作者已利用冬季气候温暖的海南岛，进行繁殖加代，以加快育种进程，缩短育种年限。

这是客观评价新品种的生产能力、品质情况和适应地区，确定可供示范推广品种的必经程序。中国已在黄河流域、长江流域和北部特早熟棉区进行国家品种区域试验。同时又按三个品种类型，即抗病品种、适于耕作改制的短季棉品种和长绒棉品种布置跨区的国家品种区域试验。两种区域试验都有统一的实施方案和严格的试验要求，并互相配合进行。一般每个新品种需经2～3年的试验，综合表现优异的品种，经示范、试种评比后，提供有关部门审定，然后推荐应用于生产。1949年以来，通过国家品种区域试验，并在大面积生产中种植的有70多个品种，其中洞庭1号、中棉所3号、徐州142、冀棉8号、陕棉4号和86-1等的推广面积都在7万公顷以上，在生产上发挥了很大作用。