Hạt thóc được ngâm trong nước, hút nước và ngậm nước tới mức nhất định đủ điều kiện cho hạt thóc nảy mầm. Một loạt các chuyển hoá phức tạp xảy ra. Và với tác dụng của men proteaza và peptoza, protit mới được chuyển hoá thành pepton rồi thành axit amin. Lúc này phần lớn axit amin được tổng hợp thành sinh chất giúp cho phôi phát triển. Tiếp đó, phôi được cung cấp glucoza, axit amin… thì các tế bào phôi lập tức phân chia và lớn lên, trục phôi trương to và đẩy mầm, rễ ra khỏi vỏ trấu, hạt nứt nanh rồi nảy mầm.

Khi hạt nảy mầm, các loại lá lần lượt xuất hiện theo thứ tự sau:

Lá bao hình vảy, không có diệp lục.

Lá không hoàn toàn: chỉ có bẹ lá, chưa có phiến lá.

Lá thật có đầy đủ bẹ lá, phiến lá, có khả năng hình thành diệp lục.

Những lá ban đầu thường ngắn và nhỏ, số lá trên một cây mạ, cây lúa được tính từ lá thật thức nhất trở đi.

Đồng thời với quá trình nảy mầm, từ phôi cũng xuất hiện một rễ phôi (còn gọi là rễ mộng hay rễ hạt). Rễ này phát triển dài ra và xuất hiện các lông tơ giúp hạt hút nước trong thời kỳ đầu.

Thời kỳ từ lúc hạt nảy mầm cho đến khi có 3 lá thật là thời kỳ hạt sử dụng chủ yếu các chất dự trữ trong hạt. Chỉ từ khi cây mạ có 4 lá và có 4-5 rễ phụ cây mạ mới có thể sống hoàn tự lập.