Стремительная карьера Н. Вавилова в управлении сельскохозяйственной наукой Советской России 1920-х гг. вписывалась в происходившие тогда революционные преобразования всех сторон жизни российского общества. Новой власти, установившейся в стране после октября 1917 года, требовалось много новых управленцев, в самых разных областях - от культуры и науки до промышленности и армии. Н. Вавилов имел основания рассчитывать на благожелательное внимание со стороны новых властей: он получил хорошую подготовку по специальности (в 1911 г. закончил МСХА); прошёл стажировку в ведущих генетико-селекционных лабораториях Западной Европы (в 191314 гг.; у Бэтсона и Пеннета в Англии, у Геккеля в Германии); обладал широким кругозором; зарекомендовал себя человеком прогрессивных и демократических убеждений232. Дополнительный авторитет ему принесла зарубежная командировка 1921- 22 гг., во время которой он посетил ведущие генетические и селекционные центры, а также был представлен ряду влиятельных учёных и политиков США и Западной Европы.

В 1915 году Вавилов сдал магистерские экзамены, но магистерской диссертации не защищал. В 1918 году Вавилов готовил в качестве магистерской диссертации монографию «Иммунитет растений к инфекционным заболеваниям», однако защищена она не была, поскольку в октябре 1918 года была отменена система учёных степеней.

Из-за дефекта зрения (в детстве он повредил глаз) Вавилов был освобождён от военной службы, но в 1916 году его привлекли в качестве консультанта по вопросу массового заболевания солдат русской армии в Персии. Экспедиция, продолжавшаяся с мая по август, разумеется, не обошлась без приключений, отмечает Коэн. «Во-первых, на границе российские власти задержали Вавилова и не отпускали в течение трех дней потому только, что у него нашли несколько учебников на немецком языке и дневник, который ученый вел на английском» — привычка, приобретенная им во время пребывания в Великобритании. Вавилова «обвинили в том, что он немецкий шпион, и отпустили только тогда, когда пришло официальное подтверждение подлинности его документов», добавляет Коэн.
Он выяснил причину заболевания, указав на то, что в местную муку попадают частицы семян плевела опьяняющего(Lolium temulentum), а с ним гриб Stromatinia temulenta, который вырабатывает алкалоид темулин — вещество, способное вызвать серьёзное отравление с возможным летальным исходом. Решением проблемы стал запрет на употребление местных продуктов, провизию стали завозить из России, в результате чего болезнь была остановлена.

В 1917 году Вавилов был избран помощником заведующего Отделом (бывшим Бюро) прикладной ботаники Р. Э. Регеля. Рекомендацию дал сам Регель.
В том же году Вавилов был приглашён возглавить кафедру генетики, селекции и частного земледелия саратовских Высших сельскохозяйственных курсов и в июле переехал в Саратов. В этом городе в 1917—1921 годах Вавилов был профессором агрономического факультета Саратовского университета.
Всколыхнувшие Россию революционные события 1917 года застали Николая Вавилова в Саратове, где он устроился преподавателем в университете. Вскоре будущий академик опубликовал исследование об устойчивости растений к инфекциям, в котором впервые указал на генетические свойства иммунитета.