Vegetatives Wachstum, Blüte und Fruchtentwicklung erstrecken sich in Mitteleuropa über einen Zeitraum von etwa Anfang April bis Mitte Oktober. Geerntet wird ab Anfang Juli bis Mitte August. Aufgrund der großen räumlichen Ausdehnung der nordamerikanischen Heidelbeerkulturen über verschiedene Klimazonen beginnt dort die Ernte bereits im April in Florida und endet schließlich Ende September in Neufundland.
Die Hauptwachstumszeit der Triebe liegt zwischen Mitte Mai und Anfang Oktober. Der Jahreszuwachs der Sträucher und damit die Ertragsleistung nimmt mit zunehmendem Alter ab, da die Blüten vorwiegend an den Spitzen einjähriger Triebe gebildet werden. Der Blüten- und Fruchtansatz geht auf Kosten des Triebwachstums, so werden sie mit zunehmendem Alter immer schwachwüchsiger und dünner; die Sträucher „vergreisen“. Die Triebe haben eine sortenspezifische Produktionszeit. Bei hochbuschigen Formen bilden sie vier Jahre lang Blüten und Früchte und die Ertragsleistung ist gut. Die Selektionen der Kaninchenäugigen Heidelbeeren tragen sieben Jahre; bei den niedrig buschigen Formen blühen und fruchten die neuen Schösslinge, die aus dem Wurzelstock wachsen, erst im zweiten Jahr. Zwar bilden die älteren Triebe noch Früchte, doch sind diese meist kleiner und die Ernte bleibt gering. Im Heidelbeeranbau gehört daher ein regelmäßiger Schnitt zu den wichtigsten Pflegemaßnahmen. Dadurch wird das vegetative Wachstum gefördert und die Triebneubildung aus der Strauchbasis angeregt. Die Fruchtgröße und -qualität wird erhöht und die Fruchtreife beschleunigt. Entfernt werden das abgetragene Holz, überzählige Triebe und nach innen wachsende Äste.
Das Wurzelwachstum ist zwischen 14 °C und 18 °C Bodentemperatur am stärksten, unterhalb von 8 °C ist es offenbar deutlich eingeschränkt. Bei Kulturheidelbeeren treten zwei Phasen intensiven Wurzelwachstums auf. Unter mitteleuropäischen Klimabedingungen liegen diese etwa Mitte Mai bis Anfang Juni und von Mitte August bis Mitte September. Da das Wurzelsystem für die Wasseraufnahme nicht besonders effektiv ist, stellt der Strauch bei einsetzender Austrocknung des Bodens sein Wachstum ein.
Die Blüten werden in Mitteleuropa im Vorjahr nach der Fruchtreife in einem Zeitraum zwischen Juli und September angelegt (Blüteninduktion). Im Herbst wachsen und differenzieren die Blütenknospen aus, so dass sie im Winter fast vollständig entwickelt sind. Die Hauptblüte der Kulturheidelbeeren liegt unter mitteleuropäischen Klimabedingungen meist in den ersten beiden Maiwochen und damit später als in den nordamerikanischen Anbaugebieten. Die Blütezeit erstreckt sich über etwa vier Wochen, je nach Witterung. Die Blüten der Triebspitzen öffnen sich als erste, ebenso blühen innerhalb eines Blütenstandes immer zuerst die oberen und danach die bodennäheren Blüten.
Die meisten Heidelbeeren sind selbstbefruchtend. Durch gezielte Fremdbestäubung kann bei Kulturformen ein größerer Fruchtansatz mit größeren Früchten und kürzeren Reifezeiten erzielt werden. Die Südlichen Hochbusch-Heidelbeeren sind nur zum Teil selbstfertil und damit zusätzlich auf Fremdbestäubung angewiesen. Die Gruppe der Kaninchenäugigen Heidelbeeren und die niedrigbuschigen Sorten sind überwiegend selbstinkompatibel. Die Bestäubung erfolgt bei ihnen ausschließlich über Insekten. Dabei spielen Hummeln (Bombus) und Wildbienen eine entscheidende Rolle. Die Bestäubung durch Honigbienen (Apis melifera) scheint wenig effektiv, da diese dazu neigen, die Blüten von der Seite zu öffnen und dabei keinen Pollen aufnehmen. Die Förderung bestimmter heimischer Pflanzen auf den Anbauflächen spielt eine wichtige Rolle bei der Ansiedlung und Etablierung blütenbesuchender Insekten.
Fruchtwachstum und Reife erstrecken sich sorten- und witterungsabhängig über acht bis 16 Wochen. Die Früchte durchlaufen drei Entwicklungsphasen. Die jungen Früchte nehmen nach der Befruchtung etwa vier Wochen lang durch Zellteilungen im Fruchtgewebe rasch an Größe zu. Diese Phase wird durch eine scheinbare Ruhephase abgelöst, in der die Früchte nicht weiter wachsen, sondern die Samen beziehungsweise Embryonen im Inneren Reservestoffe einlagern. Danach nimmt die Frucht wieder deutlich an Größe zu, wobei sich die Anzahl der Zellen zwar nicht mehr erhöht, diese aber verstärkt Wasser aufnehmen und sich strecken. Zum Ende dieser Phase wechselt die Farbe der Fruchtschale von Grün über Blassgrün und Violett zum sortentypischen Blau, die Frucht reift und wird weich. Gleichzeitig verändern sich die Inhaltsstoffe: Zucker werden aufgebaut (beziehungsweise eingelagert) und Säuren abgebaut. Die kennzeichnenden Aromastoffe und die typische Bereifung der Oberfläche bilden sich erst zum Schluss der Fruchtreife. Letztere erfüllt für die Frucht mehrere Funktionen: Sie schützt die Beere vor übermäßiger Erhitzung durch Reflexion der Sonnenstrahlen; sie verhindert das Eindringen mikrobieller Krankheitserreger, schließlich perlt Regenwasser vollständig ab, so dass die Beeren schnell trocknen und Schadpilze keine guten Entwicklungsbedingungen haben. Die Früchte eines Strauches reifen selbst innerhalb eines Fruchtstandes nicht alle gleichzeitig. Die Reifestadien werden nach einem amerikanischen Schema in sechs Phasen eingeteilt, die sich nach dem äußeren Farbeindruck ableiten:
Die schon zur Fruchtreife keimfähigen Samen keimen zu 50 % bis 80 %. Bis zur Entfaltung des ersten Laubblattes vergehen zirka sechs bis zehn Wochen. Bereits nach dem Erscheinen des zehnten bis fünfzehnten Blattes bilden sich die ersten Seitentriebe, sie überwachsen den Haupttrieb rasch und sorgen für eine frühe Verzweigung.
Die winterliche Ruhephase (Dormanz) wird durch die abnehmende Tageslänge und sinkende Temperaturen eingeleitet. Im Herbst werden in die Knospen Reservestoffe (Kohlenhydrate, Stärke, Mineralstoffe) und das Pflanzenhormon Abscisinsäure eingelagert. Letztere soll die Pflanzen vor einem zu frühen Wiederaustrieb in der ungünstigen Jahreszeit bewahren, der zu Frostschäden führen könnte. Während der Wintermonate wird dieser Hemmstoff abgebaut, besonders effektiv bei Temperaturen zwischen 0 °C und 7 °C. Im Frühjahr bildet sich vermehrt Indolylessigsäure, ein wachstumförderndes Hormon. Die Kälteansprüche der Kulturheidelbeersorten werden in Stunden ausgedrückt und liegen zwischen 250 und 1.200 Stunden. Bei niedrig wachsenden Sorten liegt das Kältebedürfnis bei über 1.000 Stunden, bei den Nördlichen Hochbuschsorten 800 bis 1.100 Stunden, bei den Kaninchenäugigen Heidelbeeren zwischen 350 und 800 Stunden. Das kürzeste Kältebedürfnis haben die in wärmeren Regionen verbreiteten Südlichen Hochbusch-Heidelbeeren mit 250 bis 500 Stunden. Entsprechend des Kältebedürfnisses haben die Pflanzen ein „Wärmebedürfnis“, eine gewisse Wärmesumme, die die Gehölze schließlich im Frühjahr in den Wiederaustrieb führt.
Der natürliche innere Wachstumsrhythmus der Gehölze wäre an klimatisch ungünstigen Standorten gestört. So werden in den südlichen Regionen der USA nur solche Sorten angebaut, die ein möglichst geringes Kältebedürfnis besitzen. Ohne eine ausreichende Ruhephase wäre der Frühjahrsaustrieb beispielsweise der Lowbush-Sorten verzögert und unregelmäßig. Andererseits sind Auslesen mit einem geringen Kältebedürfnis für höhere Breiten nicht geeignet, da sie zu schnell und zu früh austreiben und daher stark frostgefährdet wären.
Kulturheidelbeeren sind durch Züchtungen aus den in den USA und Kanada heimischen Pflanzenarten der Gattung Vaccinium in der Sektion oder Unterart Cyanococcus beziehungsweise deren Hybride hervorgegangen. Die genaue Anzahl der Arten innerhalb der Gattung Vaccinium umfasst nach unterschiedlichen Literaturangaben und taxonomischen Bearbeitungen etwa 100 bis über 400 Arten.
Seit Beginn des 20. Jahrhunderts wurden über 100 neue Kulturheidelbeersorten kultiviert und jährlich kommen neue hinzu. Die älteren sind Auslesen aus den natürlich vorkommenden Wildbeständen in Nordamerika (Wildsorten). Die Mehrzahl der aktuellen Sorten sind dagegen gezielte Kreuzungsprodukte. Neben Selektionen aus der Kreuzung aus V. angustifolium und V. corymbosum sind Kulturformen der Elternarten selbst, weiterer Hybride aus der Amerikanischen Heidelbeere (V. corymbosum) und anderen Arten der Gattung Vaccinium in Kultur. So haben ferner zum so genannten nördlichen Hybridkomplex die Arten Vaccinium pallidum, V. angustifolium (syn. V. lamarkii), V. darrowi, V. elliottii, V. virgatum (syn. V. ashei), V. caesariense, V. fuscatum (syn. V. atrococcum), V. simultatum und V. myrtilloides beigetragen.
Die Vaccinium-Arten, die als Kulturheidelbeeren angebaut werden, sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Von besonderem Interesse für den Anbau sind polyploide Züchtungen, da sie bis zu mehreren Metern hoch werden und so den Ertrag pro Fläche und Pflanze deutlich erhöhen können. Die Unterteilung der Kulturheidelbeeren folgt im Wesentlichen nach der Wuchshöhe der Sträucher und ihren bevorzugten Anbauregionen. Die Artnamen folgen dem Germplasm Resources Information Network (GRIN). Sie weichen zum Teil von jenen der in der Hauptliteratur angegebenen ab. Die Synonyme sind in Klammern angegeben.
Bereits in den letzten Jahrzehnten des 19. Jahrhunderts bauten nordamerikanische Farmer in ihren Hausgärten die ersten Wildformen von Heidelbeeren an, meist ohne großen Erfolg, denn die Beeren blieben sehr unterschiedlich in Größe, Form und Geschmack. Sie kamen zu der Auffassung, „Blueberries“ ließen sich nicht für den Markt kultivieren. Erst die Pflanzenzüchterin Elizabeth Coleman White (1871–1954) veranlasste um die Jahrhundertwende ein Programm zur Auslese geeigneter Heidelbeersträucher. Sie nahm im Jahr 1911 Kontakt zu dem Botaniker Frederick V. Coville (1867–1937) auf, der bereits seit 1906 Ausleseversuche aus Wildbeständen durchführte und es kam zu einer Kooperation. Während die Familie der Whites über die finanziellen Mittel und ein Farmgelände in den Pine Barrens mit der nötigen Infrastruktur für ein umfangreiches Ausleseprogramm verfügte, lieferte Coville das wissenschaftliche Hintergrundwissen. Whites Vater, J. J. White, ein erfolgreicher Farmer, Ingenieur und Investor, vermarktete neben Cranberries (Vaccinium macrocarpon) bereits Heidelbeeren aus den Wildbeständen der umgebenden Moore und Sümpfe, die von Saisonarbeitern gepflückt wurden. Die Pflücker wurden im Rahmen des Ausleseprogrammes gegen Entlohnung beauftragt, in der Umgebung die besten Sträucher mit den größten und süßesten Früchten ausfindig zu machen, die Sträucher benannte Elizabeth White nach ihren Findern. Die Pflanzen wurden geteilt und zunächst unter Glas auf der Farm der Whites ausgepflanzt. Bereits nach fünf Jahren hatten White und Coville im Jahr 1916 eine ertragreiche und großfrüchtige Sorte erstellt, die reif für die Vermarktung war. Die „erste Kulturheidelbeere“ wurde 'Rubel' genannt nach Rube Leek, dem Finder des Busches. Es handelte sich um ein Strauch von Vaccinium formosum, aus dem die Wildsorte ausgelesen wurde. Sie wird heute noch angebaut und ist Bestandteil etlicher Züchtungen und zahlreicher Folgeselektionen.
Die Heidelbeeranbaufläche wuchs rasch, besonders in den Oststaaten der USA. In den 1950er Jahren betrug die Gesamtanbaufläche in den USA rund 8.000 ha, in den 1990er Jahren wurden schon in 36 US-Bundesstaaten auf einer Fläche von 20.000 ha Kulturheidelbeeren angebaut.
Anteile der Heidelbeertypen am nordamerikanischen Anbau einschließlich Kanada im Jahr 2000:
In Europa wurden die ersten Anpflanzungen der Kulturheidelbeere zum Zweck der Beerenproduktion 1923 in den Niederlanden vorgenommen. In Deutschland begann die Heidelbeerzüchtung 1930 unter Federführung des Botanikers Wilhelm Heermann. Erste große Kulturheidelbeerfelder wurden 1950 angelegt. Die Hauptanbaugebiete Deutschlands liegen in der Lüneburger Heide, in Brandenburg, im Oldenburger Raum sowie in Süddeutschland und Mittelbaden. Im Wesentlichen werden hohe bis halbhohe Formen genutzt. Niedrigere Formen gewinnen auf Grund ihrer aromatischeren Früchte zunehmend an Bedeutung. Ein nennenswerter Anbau findet außer in den USA und Kanada in Chile, Argentinien, Neuseeland und Australien statt. In Europa werden in Deutschland, Polen, den Niederlanden, Frankreich und Spanien Kulturheidelbeeren angebaut. Während die Anbaufläche hier noch im Jahr 2003 rund 2.300 ha umfasste, hat sie sich bis zum Jahr 2006 auf rund 4.500 ha nahezu verdoppelt.
Der Schwerpunkt der züchterischen Bearbeitung von Kulturheidelbeeren liegt in den USA. Die deutschen Züchtungen kamen nach den Bemühungen der Pioniere in den 1950er und 1960er Jahren bis heute weitgehend zum Erliegen. Seit etwa Ende der 1980er Jahre werden vermehrt in Neuseeland und Australien Kulturheidelbeeren bearbeitet. Heute werden gentechnische Methoden eingesetzt, um den langwierigen Züchtungsprozess zu verkürzen und gezielter die gewünschten Eigenschaften einkreuzen zu können. Kriterien für die Fruchtqualität sind hierbei die Fruchtgröße, die Fruchtfarbe, der Gehalt an Anthocyaninen, die Festigkeit, die Platzresistenz, eine hohe Haltbarkeit und das Aroma. Ferner stehen bei den Selektionen die Vergrößerung der ökologischen Anbaubreite, die Toleranz gegen höhere pH-Werte des Bodens, eine hohe Trockenheitstoleranz, Resistenzen gegen Krankheiten und Schädlinge sowie eine späte Blüte und frühere Ernte im Vordergrund.
An der Verbesserung der Kulturheidelbeeren wird besonders intensiv an der North Carolina State University (USA), der Michigan State University (USA), dem Nova Scotia Wild Blueberry Institute (Kanada), dem Horticultural and Food Research Institute of New Zealand sowie dem Australian Institute of Horticulture gearbeitet.
Der deutsche Züchter Wilhelm Heermann selektierte aus der Hybride Vaccinium corumbosum × V. angustifolium die 'Blau-Weiß-Goldtraube' und die 'Blau-Weiß-Zuckertraube', aus denen später die Sorten 'Blau-Weiß-Goldtraube 71' und 'Rekord' ausgelesen wurden. Ferner stammen 'Herma I' und 'Herma II', 'Gila' und 'Greta' aus Deutschland. Die genannten Sorten werden heute noch angebaut. Die meisten Sorten stammen aus den USA, daneben gibt es Kreuzungen wie 'Bluerose' sowie 'Maru' und 'Rahi' aus Australien beziehungsweise Neuseeland.
Etwa 20 bis 30 Kulturheidelbeersorten haben sich weltweit durchgesetzt und werden in größerem Umfang angebaut, Weltmarktführer ist die Sorte 'Bluecrop'. Vor allem ihre Eigenschaft, auf sehr unterschiedlichen Standorten hohe und regelmäßige Erträge zu liefern, war Grundlage ihres weltweiten Siegeszuges, darüber hinaus ist sie kältehart, trockenheitstolerant und wenig anfällig gegen Krankheiten und Schädlinge.
Eine Auswahl an Sorten (Gruppe Northern Highbush und Rabbiteye), deren Herkunft, Jahr der Einführung und Abstammung gibt folgende Tabelle: