Николай Иванович Вавилов родился 13 ноября 1887 года в Москве в семье богатого купца. Отец надеялся, что дети продолжат его дело, но они пошли своей дорогой: так, младший брат Сергей Иванович Вавилов стал знаменитым физиком, основателем научной школы физической оптики.

После окончания Московского коммерческого училища, Николай не захотел учить латинский язык для поступления в Императорский Московский университет, поэтому продолжил своё обучение в Московском сельскохозяйственном институте (МСХИ).

Он усердно изучал ботанико-растениеводческие дисциплины и проявлял себя как инициативный и исполнительный студент. За годы студенчества им было опубликовано четыре работы. Одна из них стала дипломной работой и была удостоена премии.

По окончанию обучения в институте, Николай Вавилов продолжил научную работу под руководством видных учёных: Дмитрия Николаевича Прянишникова, основоположника научной школы агрономической химии, и селекционера Дионисия Леопольдовича Рудзинского. Параллельно с собственными исследованиями занимался преподавательской деятельностью. Дополнительное образование получил за рубежом, где много внимания посвятил вопросам селекции и изучения иммунитета растений. Свои знания проверял и обогащал на практике в экспедициях.

Жизнь Николая Вавилова едва ли можно назвать простой и пресной: дважды был женат, состоялся как отец.