Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô đã thành lập giải thưởng (năm 1965) và huy chương vàng (năm 1968) mang tên ông.

Tại Saratov, năm 1969, người ta đã lấy tên ông đặt cho một đường phố, gọi là đường Vavilov. Năm 1997, ở đầu đường Vavilov đã dựng lên tượng đài kỷ niệm Nikolai Ivanovich Vavilov[2]. Tại Sankt Peterburg cũng có đường phố mang tên anh em nhà Vavilov. Tại Moskva và Lipetsk cũng có đường phố mang tên Vavilov, nhưng là để ghi công em trai ông (Sergey Ivanovich Vavilov).

Tiểu hành tinh, 2862 Vavilov, do nhà thiên văn Liên Xô là Nikolai Stepanovich Chernykh phát hiện năm 1977 được đặt tên theo họ của ông và em trai ông là Sergey Ivanovich Vavilov.[3] Hố va chạm Vavilov trên Mặt tối của Mặt Trăng cũng được đặt tên theo họ của ông và em trai ông từ năm 1970. Tên tuổi ông cũng được nhắc tới trong bài hát When The War Came thuộc album The Crane Wife của nhóm Decemberists.