无籽西瓜的培育过程复杂且精细，主要基于人工诱导多倍体的技术。秋水仙素作为一种植物碱，被广泛应用于这一领域。通过将其稀释到0.2～0.4%的浓度，浸泡西瓜种子12～24小时，或者滴在幼苗茎尖生长点上，连续四天，可以有效地诱导细胞染色体加倍。值得注意的是，处理后需用清水洗净，并在散光下缓苗，避免高温和强光，以减少秋水仙素的毒性。
多倍体西瓜植株具有显著特征，如叶片较大、根茎粗壮，花、果实、种子都较大。叶片气孔较大，单位面积气孔数目相对减少，花粉粒也比二倍体大一倍以上。为了准确鉴定多倍体，还需在显微镜下检查染色体数目，普通二倍体西瓜为2N=22，而四倍体西瓜为4N=44。
三倍体西瓜的培育涉及两步：首先，用四倍体西瓜作母本，授以二倍体花粉，产生三倍体西瓜种子。小面积制种时，每天下午按时套袋防止自由传粉，第二天早晨进行人工授粉并挂上标记。大面积制种则需隔离，按比例种植四倍体母本和二倍体父本，及时去雄以产生三倍体种子。
第二年，将三倍体种子与二倍体种子间种，让二倍体花粉刺激三倍体植株子房发育成西瓜。也可直接种植三倍体种子，在开花期用低浓度2.4-D喷洒花蕾，促使子房发育成无籽西瓜。
西瓜种子由胚珠各部分发育而成，果实由子房发育而成。因此，第一年得到的西瓜是四倍体，其中种子是三倍体，种皮由四倍体珠被发育而成。第二年得到的西瓜才是真正的三倍体无籽西瓜，只有种皮而无胚。
