Он считал, что для успешного создания новых пород и сортов нужно изучать сортовое и видовое разнообразие растений и животных, закономерности изменчивости, влияние внешней среды на развитие признаков и свойств организма, формы искусственного отбора, направленные на закрепление определенных признаков. Н. И. Вавилов высказал мысль о том, что генофонд (совокупность всех генотипов особей вида, популяции) диких видов значительно богаче, чем генофонд выведенных человеком пород и сортов. Поэтому при создании новых пород и сортов нужно использовать те полезные признаки, которые имеются у диких предков растений и животных. С целью изучения и сохранения генофонда предков культурных растений Н. И. Вавилов организовал свыше 180 экспедиций в разные страны мира. В результате была создана коллекция, которая включала около 1700 видов, свыше 250 тыс. различных образцов сельскохозяйственных растений. Коллекция растений, собранных во время этих экспедиций, постоянно обновляется и используется для выведения новых сортов культурных растений. Изучая разнообразие культурных растений, Н. И. Вавилов открыл ряд закономерностей, выделил семь центров видового многообразия культурных растений на Земле.
Изучение закономерностей появления растений с наследственно варьирующими признаками позволило Н. И. Вавилову сформулировать закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Суть его заключается в том, 'что генетически близкие виды и роды обладают сходной наследственной изменчивостью. Имеющиеся у одного вида мутации непременно будут выявлены у родственных видов. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости по значению в биологии можно сравнить с периодическим законом элементов Д. И. Менделеева в химии. Зная мутации у одного вида, можно предсказать появление сходных мутаций у родственных ему видов.
Изучение закономерностей появления растений с наследственно варьирующими признаками позволило Н. И. Вавилову сформулировать закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Суть его заключается в том, 'что генетически близкие виды и роды обладают сходной наследственной изменчивостью. Имеющиеся у одного вида мутации непременно будут выявлены у родственных видов. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости по значению в биологии можно сравнить с периодическим законом элементов Д. И. Менделеева в химии. Зная мутации у одного вида, можно предсказать появление сходных мутаций у родственных ему видов.