И только когда заканчивалась государственная и общественная деятельность, Вавилов приступал к настоящей – научной – работе. Величие ученого было очевидно, именно поэтому он стал объектом жестокой травли и недостойной критики со стороны Т. Д. Лысенко, И. И. Презента и их единомышленников. Полемизируя с Лысенко, Вавилов подчеркивал свое расположение к молодому, энергичному и увлеченному своими идеями новатору. Он надеялся, что малообразованный, но в общем-то талантливый Трофим Денисович с годами освободится от своих заблуждений и начнет отличать зерна от плевел. Николай Иванович пытался спасти подающего надежды ученого, но Лысенко, считавший себя мессией биологических наук, твердил, что его яровизацию «зажимают», а ведь он обещал завалить страну хлебом буквально за несколько лет. Единственно, что у него хорошо получилось, так это то, что он внес разлад в спаянный вавиловский коллектив. Вавилов убеждал и аргументировал, Лысенко и иже с ним голословно разоблачали, клеветали, требовали наказать несогласных с их «светлыми идеями».
Отвечать на личные выпады у Вавилова просто не было времени. Бесконечно терпимый к инакомыслию, он не обратил внимания на характеристику, данную Лысенко В. Федоровичем: «Если судить о человеке по первому впечатлению, то от этого Лысенко остается ощущение зубной боли, – дай Бог ему здоровья, унылого он вида человек. И на слово скупой и лицом незначительный, – только и помнится угрюмый глаз его, ползающий по земле с таким видом, будто по крайней мере собирался он кого-нибудь укокать». Да, этот человек оказался страшнее зубной боли, и «укокал» он не только Вавилова и его сторонников, но и всю советскую генетику.
Критики заявляли, что ВИР оторван от жизни, что теоретические работы Вавилова и его сподвижников бесплодны, противоречат дарвинизму и даже реакционны. К Лысенко примкнули ученые-неудачники, и травля приняла всесоюзный масштаб, выплеснувшись на страницы печати. И пока Николай Иванович решал вопросы о необходимости скорейшего развития частной генетики, т. е. генетики отдельных культурных растений и животных, лысенковцы обивали начальственные пороги в «поисках справедливости».
Всю серьезность своего положения Вавилов почувствовал только в 1935 г., когда было признано нежелательным празднование 25-летия его творческой деятельности и 10-летия ВИРа. Пришлось даже отменять приглашения, отосланные зарубежным коллегам. Но в 1937 г.