Вклад Вавилова в биологию сложно переоценить. Занимаясь изучением растительного мира, учёный явил миру несколько тысяч новых растений, ранее неизвестных человечеству. В научно-исследовательском учреждении ВИРе создана коллекция из более чем 300000 образцов растений.
Закон гомологических рядов, открытый Вавиловым, определяет особенности наследственной изменчивости у близкородственных видов. Согласно этому учению, у родственных растений возникают сходные наследственные изменения.
Именно благодаря трудам Николая Ивановича мир узнал о существовании иммунитета у растений. Под руководством учёного было выведено несколько сотен новых видов районированных растений, способных произрастать даже в нетипичных для этого территориях и приносить значительный урожай.