В основе работ довоенного ВИРА лежат фундаментальные труды Вавилова «Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости», «Центра происхождения культурных растений», «Географические закономерности в распределении генов культурных растений».

Работа Н.И. Вавилова и его сотрудников стала основой реализации планов молодого социалистического государства по обновлению сельского хозяйства. Голод в Поволжье, планы развития всей советской экономики, декрет о создании в стране сети селекционных станций побуждали к развитию отечественной селекции.

В стиле молодого советского государства звучат слова Н.И. Вавилова: «Селекция представляет собой эволюцию, направляемую волей человека».

«Если ты встал на путь ученого, то помни, что облек себя на вечные искания нового, на беспокойную жизнь до гробовой доски. У каждого ученого должен быть мощный ген беспокойства. Он должен быть одержимым» – эти слова Вавилова буквально соответствуют жизни их автора. (1, стр. 93)

Пустые клетки таблицы гомологических рядов побуждали к поиску новых видов и родов растений. Н.И. Вавилов понимал: поиск нужно начинать не с дальних экспедиций, а у себя в кабинете. Не раз сотрудники заставали Вавилова лежащим на полу на большой географической карте – он намечал маршруты будущих экспедиций. Надо было найти центры происхождения культурных растений, там должно было быть максимальное их разнообразие. Центр сосредоточения форм должен быть центром происхождения культурного вида. Здесь он образовался как вид, здесь был введен в культуру и отсюда вместе с человеком постепенно расселялся по Земле. Казалось бы, очень простая мысль. Но от первых догадок о происхождении культурной ржи в 1916 году до опубликования книги о центрах происхождения культурных растений прошло 10 лет. Ведь только перечисление культур, которые исследовал Н.И. Вавилов, заняло бы несколько страниц. Надо было увидеть тысячелетнюю картину эволюции многих сотен видов во времени и пространстве!

Вавилов заметил, что для многих культур центры совпадают. «Культура поля идет всегда рука об руку с культурой человека». Первобытный земледелец, начав возделывать какое-то одно растение, скоро стал вводить в культуру и другие растения, растущие рядом. Постепенно земледелие стало его основным занятием, и так образовалась первобытная земледельческая культура.

В 1926 году Вавилов выделил пять основных очагов происхождения культурных растений: горные районы Юго-Западной и Юго-Восточной Азии, Средиземноморье, горная Абиссиния, Южная и Центральная Америка. Впоследствии границы центров уточнялись, появилось разделение на первичные и вторичные очаги. В ряде работ отмечено восемь, в более поздних – семь основных центров многообразия происхождения культурных растений – результат многих экспедиций по пяти континентам земного шара. За эту работу Вавилову присуждена высшая в то время награда – премия имени В.И. Ленина, которую он потратил на экспедицию в Средиземноморье.

Его первая экспедиция состоялась по инициативе военного ведомства в - Иран и на Памир (май-октябрь 1916года) с целью выяснения причин массового отравления хлебом в русских войсках. Это дало ему возможность начать изучение очагов происхождения и разнообразия важнейших хлебных знаков и других культурных растений, составившее основу всей его последующей деятельности. В том же году он проделал сложнейший маршрут из Ферганы на Памир. Уже в этом путешествии были обнаружены оригинальные формы безлигульных хлебных злаков, способствовавшие открытию закона гомологических рядов, и получены ценные данные о происхождении культурной ржи. Вавилов мечтал найти родину персидской пшеницы, и хотя этой пшеницы он там не нашел, была собрана богатая коллекция – более пятидесяти разновидностей пшеницы, причем концентрация разновидностей увеличивалась по мере приближения к древнему очагу земледельческой культуры.

После пятидесятиградусной жары в Иране – непроходимые ледники Памира, переправа по расшатанным обледенелым мосткам над грохочущими горными реками, узкие обваливающиеся под шагами тропы над пропастью…

В годы преподавания в Саратове Н. И. Вавилов организовал изучение юго-восточных губерний Европейской России (Астраханской, Царицынской, Самарской и Саратовской), послужившее основой для опубликования в 1922 году книги "Полевые культуры Юго-востока".

1921-1922гг – поездка в США и страны Западной Европы, во время которой были обследованы обширные зерновые районы США и Канады. 1924 год (июль-декабрь) – экспедиция в Афганистан по основным земледельческим районам. Отчет об экспедиции – более пятисот страниц текста, масса фотографий, рисунков, карты и описания маршрутов общей протяженностью более пяти тысяч километров, сведения о численности населения, особенностях их быта – позволил дать не только детальную характеристику разнообразия культурных растений и особенностей хозяйства страны, но и экономико-географическое и этнографическое описание. И весь этот труд был осуществлен за полгода лишь тремя исследователями – Н.И. Вавиловым, Д.Д. Букеничем и В.И. Лебедевым, и основная часть – Николаем Ивановичем.

Было собрано семь тысяч образцов семян, колосьев культурных растений, около тысячи листов гербария. За эту экспедицию Географическое общество СССР присудило Н.И. Вавилову высшую награду – золотую медаль имени Н.М. Пржевальского.

В этой экспедиции Николай Иванович был представителем страны, с которой недавно были установлены дипломатические отношения. Ночевки в караван-сараях, рядом с лошадьми, укусы больших черных вшей. По дороге – сотни больных, которые обращались за помощью к доктору (азиаты любого европейца в те времена считали врачом).

Неподалеку от Кабула Н.И. Вавилов получил сообщение о восстании племени, направляющегося в Кабул под религиозными лозунгами борьбы с неверными. Европейцы покидали Кабул. Вавилов же, наоборот, устремился в Кабул, опасный город. С огромным уважением пишет Вавилов в книге «Пять континентов» о труде земледельцев.

Д.С. Лихачев в отзыве о книге «Пять материков» отмечал, что в ней открывается одна очень светлая грань личности Н.И. Вавилова: огромный и искренний интерес к людям в любой точке планеты, к их жизни, болям, тревогам. У него поразительные характеристики людей. Сквозь строки просвечивает его неразрывная связь с окружающим обществом, связь через интерес к живым, конкретным людям. Для Н.И. Вавилова характерен не только широкий, страстный интерес к своей области науки, но и глубочайший интерес к людям, снисходительность к их странностям и слабостям, сочувствие к людям, искренность, порядочность и честность, этическая чистота. Хочется подчеркнуть также глубокое уважение к обычаям, культуре разных народов и тонкое эстетическое восприятие действительности.

Путешествуя по разным странам, нельзя не обращать внимания на политику и экономику. В записях Н.И. Вавилова есть ряд заметок, отражающих политические события. Так, в главе «Палестина и Транс-Иордания» он отмечает: «Нельзя пройти мимо национальных аномалий, мимо той розни, которая чаще всего искусственно культивируется в этой стране» (6, стр. 170). Сочувствуя борьбе испанского народа против фашизма, он писал: «Испанские события затрагивают весь земной шар: в них как в фокусе сосредоточена борьба двух миров» (6, стр. 145). Книге Н.И. Вавилова «Пять континентов» предшествует такое предисловие автора: «Географическая литература обширна, но каждый из нас видит разное в зависимости от того, через какой фильтр проходят факты, куда стремится исследователь. Естественным желанием автора было дать возможность читателю пробежать с ним огромные территории наиболее замечательных районов Земли, где зарождалась, творилась и творится великая земледельческая культура» (6, стр. 5).