牡丹采用嫁接繁殖，通过砧木与接穗的相互影响，使得接穗和砧木(野生牡丹或次品种牡丹)接合而成活的植株，其中部分枝条的花色性状倾向于砧木，而另一部分枝条的花色倾向于接穗，这样产生的新品种，遗传学上称之为嵌合体。在古代，就有通过嫁接产生牡丹新品种的记载，“牡丹不接则不佳”，“芍药根上接牡丹则百种幻出”。如‘二色红’、‘缕金黄’、‘柳墨’等古老牡丹品种，都出于嫁接产生的芽条变异。如：“‘二色红’，千叶红花也，元丰中出于银李园中，于接头一本上(一株)，歧分二色，一浅一深，深者类‘间金’，浅者类‘瑞云’……。”宋徽宗赵佶在《书牡丹诗一首》序中对‘二色红’也有记载：“牡丹一本同干二花，其红深浅不同，名品实两种也，一曰‘叠罗红’，一曰‘胜云红’。”
现代在牡丹新品种培育中也经常应用从牡丹的“枝变”、“芽变”中选育新品种。20世纪60年代，洛阳郊区的花农从“洛阳红”的芽变枝条中，选育出了‘关公面’、‘鹤顶红’、‘紫剪绒’、‘平顶红’等牡丹新品种。1971年，山东菏泽的花农从‘乌龙捧盛’的“芽变”中通过分离、嫁接、固定，历经7年之久，终于培育出了牡丹新品种‘玫瑰红’。
牡丹栽培历史悠久，遗传基础复杂，在大量的栽培群体中，不断产生个别单株的株型、叶型、花型、花色、抗逆性等性状变异现象，将性状优良的单株选择出来，单独进行无性繁殖，经过选育可望获得新的牡丹优良品种。
(三)实生苗选种
实生苗选种就是从播种的自然杂交或人工杂交种子长出的实生苗中进行选择，进而培育牡丹新品种的方法。此法早在隋唐开始，历代培育牡丹新品种都经常应用。
牡丹为异花授粉植物，在同一花圃内，不同牡丹品种之间很容易获得自然杂交的种子。除自然杂交外，还可用人工杂交及人工辅助授粉等方法获得牡丹杂交种子。这些种子具有很大的可塑性，在良好的栽培条件下容易产生变异，经过不断选择，产生出新的牡丹园艺品种。
自北宋以来，实生苗选种就已成为选育新品种的重要方法。从洛阳至天彭，规模逐渐增大。至明代，更注意了采种时间对诱发变异的重要性。薛凤翔在他的《牡丹八书》中指出：子“喜嫩不喜老”。“子欲嫩者，取其色能变也；种阳地者，取其色能鲜丽也”。又云：“七月望后，八月初旬，以色黄为时，黑则老矣。大都以熟至九分即当剪摘，勿今日晒，常置风中，使其干燥。中秋以前即当下矣”，“然子嫩者，一年即芽；微老者二年，极老者三年始芽。”
利用实生苗选种也是现代牡丹育种常用的方法之一。洛阳、菏泽、北京、兰州、榆中等地的园林工作者和技术人员利用天然杂交、人工辅助授粉等方法所取得的种子进行播种，从中选育出了一大批牡丹新品种。1949年以后，洛阳花农及园林工作者从自然杂交种的实生苗中，选育出了大批牡丹新品种，如：‘紫蝶’、‘红盘献玉’(母本为‘紫云殿’)、‘满园春’(母本为‘粉蓝楼’)、‘羞月’(母本为‘明皇宝’)、‘蟠桃皱’(母本为‘十八号’)、‘飞燕紫’(母本为‘国红’)等。1956年，喻衡教授与菏泽赵楼花农赵守重等人，在菏泽牡丹园播下自然杂交牡丹种子1．2亩，得到实生苗5375株，经过10年的选择培育，最后选育出100多个牡丹新品种。甘肃兰州榆中和平牡丹园的全国绿化劳动模范陈德忠，从20多万株紫斑牡丹实生苗中选育出数百个紫斑牡丹新品种。自1956年以来，北京景山公园的园林工作者通过人工混合授粉，选育出优良牡丹品种约10个。
