В 1925 году Мальцев организует первый в Шадринском округе сельскохозяйственный кружок, члены которого в складчину приобретают сельскохозяйственные машины. А в 1930 году по почину членов кружка во главе с опытником организуется колхоз «Заветы Ленина». Терентий Семенович становится колхозным полеводом.
Вот только здесь, в колхозе, и началась настоящая научная деятельность Мальцева. В 1931 году он побывал в г. Козлове (ныне Мичуринске) у великого преобразователя природы И. В. Мичурина. Три дня пробыл Терентий Семенович в гостях, а сколько нового узнал за это короткое время! Тогда и родилась у зауральского опытника мысль, которая больше уже никогда не давала ему покоя: научиться применять метод Мичурина в зерновом хозяйстве для выведения новых сортов яровой пшеницы. И следующей весной он впервые на опытном участке колхоза проводит скрещивание различных сортов яровой пшеницы, а еще через год высевает свои первые гибриды и становится селекционером.
В 1935 году Мальцев избирается делегатом II Всесоюзного съезда колхозников-ударников и встречается с академиком Т. Д. Лысенко, который дружески беседует с опытником, дает ему ценные советы, а главное, подсказывает, как надо учиться, овладевать марксистско-ленинским диалектическим методом, без которого нельзя успешно распознать тайны жизни, нельзя переделывать природу.
И колхозный полевод начинает изучать марксистско-ленинскую философию. Он читал «Анти-Дюринг» и «Диалектику природы» Ф. Энгельса, с особо страстным увлечением — ленинский труд «Материализм и эмпириокритицизм». Он находит твердую почву под ногами: нет в мире ничего непознаваемого, а есть еще непознанное. И он, Мальцев, не пожалеет своих сил, чтобы познать побольше из того, что еще не познано.
С новой силой закипела работа в колхозной хате-лаборатории. С весны до осени, с восхода солнца до темна Терентий Семенович в бригадах, босый, закатав штаны до колен, бегает от одного участка к другому, руководит полевыми работами. На его опытном участке испытывается более тысячи сортов яровой пшеницы, вики, нута и других зернобобовых.
В эти годы Т. С. Мальцев работал и успешно применял в своем колхозе целый комплекс агротехники, обеспечивающей ежегодные высокие урожаи при самых неблагоприятных природных условиях. Опытник правильно определил, что главная и самая ценная зерновая культура Зауралья — пшеница. В колхозе широко стали применять черный пар для уничтожения сорняков и накопления влаги в почве.
Мальцев оригинально разработал способ борьбы с одним из самых злейших сорняков — овсюгом. После ранней весенней подборонки поле остается не засеянным. Как только наступает тепло, оно покрывается густой щетиной всходов овсюга. Тогда пускают культиваторы, уничтожают овсюг и пускают сеялки.
Мальцев отлично изучил почвенно-климатические условия колхоза. Лето здесь сравнительно короткое, очень часто засушливое. Ранние посевы попадают под июньскую засуху. Растение, страдая от недостатка влаги, быстро «стареет» и выбрасывает тощий колосок. В первой декаде июля выпадают дожди, но они уже не могут поправить дело. Поздний же посев может погибнуть от ранних осенних заморозков, которые иногда начинаются в конце августа.
Вот почему надо сеять в лучшие агротехнические сроки в почву с большим запасом накопленной влаги, чистую от сорняков. Сокращению сроков посева помогает применение двух сортов яровой пшеницы — позднеспелого и скороспелого. Если весна ранняя, сухая, то большую часть пшеницы можно посеять позднеспелым, наиболее урожайным сортом. При запоздалой, сырой и холодной весне — увеличить посев скороспелым сортом.
В 1939 году Т. С. Мальцева приняли в члены Коммунистической партии. Он неустанно и повседневно учится, изучает Маркса, Энгельса, Ленина, Дарвина, Тимирязева, Вильямса, читает художественную литературу.
На его рабочем столе стоит фотография, на которой он снят в 1937 году вместе с Т. Д. Лысенко. На оборотной стороне ее написано:
«Вы настоящий мыслитель-биолог. Много сделали Вы для практики, еще больше Вы сделаете и для теории в сельскохозяйственной науке.
Слова академика полностью подтвердились. За выведение нового, улучшенного сорта яровой пшеницы Мильтурум-553-С Мальцеву присуждена Сталинская премия. В том же 1946 году он впервые избран депутатом Верховного Совета СССР, а затем избирается во второй и третий раз. Ныне Т. С. Мальцев — почетный член Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук имени В. И. Ленина.