В 1917 г. профессор Вавилов переехал в Саратов на должность рядового преподавателя сельскохозяйственных курсов (спустя год преобразованных в институт). На его лекции ломились не только студенты, но и научные работники смежных кафедр, агрономы, сотрудники селекционной станции. Именно здесь на кафедре частного земледелия и генетики зародилась школа, повернувшая в новое русло растениеводческую науку. И когда Вавилову предложили место помощника заведующего Отделом прикладной ботаники в Петрограде, он далеко не сразу решился оторваться от научных исследований. «У меня тьма своих дел: иммунитет, гибриды и некоторые ботанико-географические работы… Боюсь, я слишком свободолюбив в распределении своего времени». О его режиме работы ходили легенды, и вавиловская фраза, произносимая чаще всего после полуночи: «Жизнь коротка… Завтра в четыре утра.» – никогда не вызывала у подчиненных недовольства. Ведь профессор на опытном поле пахал, сеял, жал и вязал снопы наравне с лаборантами.
Но такой стиль жизни совершенно не устраивал его супругу. Брак не спасло даже рождение сына Олега. У Николая Ивановича появилась новая семья. Тихая, хрупкая, очень женственная студентка Леночка Барулина, которую профессор всегда именовал Еленой Ивановной, превратилась в преданного делу ученого и до конца дней стала для него верной женой, помощницей и подругой. У них подрастал сын Юра, но о своем первенце Вавилов никогда не забывал.
Годы, проведенные в Саратове, были невероятно плодотворными. Изучая иммунитет растений, ученый пришел к выводу, что в эволюционном развитии организмов нет хаоса и, несмотря на многообразие форм живого, изменчивость укладывается в определенные закономерности.