本项目包括四个主要阶段：基于缺口分析的农作物野生亲缘植物优先级划分；农作物野生亲缘植物的野外采集；农作物野生亲缘植物在基因库中的保存；以及使得农作物野生亲缘植物能被育种者使用的前育种工作。
优先级划分
项目第一阶段着重创建一份全球农作物野生亲缘植物清单和一个检索数据库，并展开缺口分析，得到农作物野生亲缘种未被采集地点的详尽信息。该初始研究步骤帮助我们识别了需要采集的农作物野生亲缘植物和采集地点，并为它们划分优先级。识别和优先级划分是根据一个全球现有收藏数据集、专家评估以及依照哈兰和德·韦特（1971）基因池概念得出的每一物种的育种使用难度确定的。[i] 农作物野生亲缘植物清单覆盖了约193种农作物的基因池，缺口分析则涉及81个基因池。项目团队确定了29种重点采集农作物的最近缘野生植物分类群，对其进行了优先级划分，还使用这些分类群确定了关键采集国家。
采集
用于育种前，农作物野生亲缘植物需要从野外被采集。采集是十分耗时的过程，需要事前规划以及在野外工作时的毅力与决心。 本项目中，同一国家的合作伙伴负责在其国家组织重点农作物野生亲缘植物的采集工作。例如，格鲁吉亚的采集工作是由格鲁吉亚国家植物园与伊利亚州立大学植物研究所合作开展的。开始采集前，需获得相应的许可证，并识别居群采集地点。发现采集地点后，采集者或需进行多次考察，以确保该地点有足够多的开花植株，并且其种子具有可供采集的足够高的质量。
保存
一旦采集到农作物野生亲缘植物后，需要将它们正确地保存于异地收藏处，这对于确保它们育种可用性的延续以及保护其遗传多样性不受野外灭绝的影响具有至关重要的作用。本项目采集的所有农作物野生亲缘植物都将在其来源国国家收藏库、千年种子库、合适的国际农业研究磋商组织国际收藏库以及斯瓦尔巴全球种子库中进行保存。在基因库中，农作物野生亲缘植物种子被长期储存在-20° C的温度下。它们可以被申请用于育种及研究。
前育种
使用农作物野生亲缘植物改良农作物是一个漫长且艰苦的过程，它往往比使用农作物栽培变种要困难许多。因此，许多植物育种者都避免使用农作物野生亲缘植物。使用农作物野生亲缘植物改良农作物的第一个步骤是前育种，该步骤是本项目的关键组成部分，它包括一系列旨在分离出目的遗传性状（如抗病性），并将它们引入更易与现代“精英”品种杂交的育种品系中的多种不同工作。此前，本项目启动了两项前育种先导性研究：第一项针对水稻，与国际水稻研究所及康奈尔大学合作开展；第二项针对向日葵，与英属哥伦比亚大学合作开展。之后，其他几项前育种项目也得以启动，预计最终将涉及共计约20种农作物。
