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과수·화훼류·채소류·곡물류·초본류 등의 유용한 품종을 많이 만들어 식물육종법을 유전학 연구에 귀중한 도움이 될 수 있는 현대 과학으로 발전시켰다.

주로 농장에서 자란 그는 고등학교 교육 정도밖에 받지 못했으나, 찰스 다윈의 〈재배하에서 식물과 동물의 변이 The Variation of Animals and Plants Under Domestication〉라는 책을 읽고 큰 영향을 받았다. 21세가 되던 해에 매사추세츠 루넨버그 근처에 7㏊의 땅을 사들였으며, 이때부터 55년에 걸친 식물육종사업을 시작했는데, 곧바로 버뱅크 감자를 개발했다. 이 감자에 대한 권리를 팔아 캘리포니아를 두루 여행하고 샌타로자에 정착하여, 이곳에서 세계적으로 널리 알려지게 된 묘목원·온실·실험농장을 만들었다.

버뱅크의 육종방법은 식물이 자라기 좋은 환경에서 외국에서 도입한 종류들과 자생하는 종류들을 여러 가지 방식으로 교잡하여, 이때 생긴 어린 식물체를 완전히 자란 식물체에 접붙임으로써 가능한 짧은 시간 내에 잡종의 특성이 나타날 수 있도록 하는 것이었다. 이 과정의 모든 단계를 면밀하게 관찰하여 원하는 품종을 얻을 수 있는 유용한 형질을 즉시 확인하고 선별할 수 있는 능력을 보여주기도 했다. 자기 자신의 깊은 관찰력을 바탕으로 '주형효과'(molding effect)를 수용하게 되었고, 1901년에 멘델의 유전법칙이 발표되고 그후로 학자들에 의해 유전학이 꽤 발달한 뒤에도 획득한 형질이 유전된다는 증거를 확보하기 위해 그가 기르는 식물을 대상으로 연구를 하기도 했다.

800여 종에 달하는 새로운 계통과 품종을 개발했는데, 그중에는 113종의 자두나무와 서양자두 품종이 있으며, 이중에서 20여 종의 품종은 아직도 남아프리카와 캘리포니아에서 상업적으로 중요하게 다루어지고 있다. 그밖에도 딸기 10종, 백합 50종이 지금도 재배되고 있다.

그는 〈루터 버뱅크：그의 방법과 발견 및 실제 응용 Luther Burbank, His Methods and Discoveries and Their Practical Applications〉(12권, 1914~15)·〈인간에게 이로운 식물을 만드는 방법 How Plants Are Trained to Work for Man〉(8권, 1921)을 썼으며, 〈새로운 품종들 New Creations〉(1893~1901)이라는 일종의 목록을 만들어 자기가 육성한 식물을 기술하기도 했다. 그리고 자서전인 〈추수 Harvest of the Years〉(1927)를 윌버 홀과 함께 펴내기도 했다.