Летом 1939 г. в Эдинбурге проходил VII Международный генетический конгресс. Президентом его был избран Вавилов, что еще раз подтвердило высокий авторитет ученого среди генетиков мира, однако в выездной визе ему было отказано. Поэтому президентом конгресса стал английский генетик Ф. Крю, который, принимая мантию, печально сказал: «Вы пригласили меня играть роль, которую так украсил бы Вавилов. Вы надеваете его мантию на мои не желающие этого плечи. И если я буду выглядеть неуклюже, то вы не должны забывать: эта мантия сшита для более крупного человека».
Работать Вавилову становилось все труднее и труднее: с 1939 г. начался планомерный разгром генетики, которая в СССР была названа лженаукой. Но Николай Иванович не сдавался. Он издал под своей редакцией труды Дарвина, Менделя, Моргана, продолжал работать над книгой «Этюды по истории генетики», писал статьи, которые, правда, так и не увидели свет при его жизни. А ведь было достаточно всего лишь сказать «за» и незаметно вести исследования, как это сделали сотни селекционеров, официально признавшие правоту Лысенко. Но Вавилов отличался «мягкой непреклонностью», он знал, за что «пойдет на костер и будет гореть». Он спешил. Работа, выполненная им за 1940–1941 гг., поражает своим объемом и насыщенностью. Десятки статей, в том числе несколько на английском языке, руководство институтами и селекционными станциями…
Все это оборвалось в один миг. По настоянию Лысенко Вавилов был снят со всех постов (однако АН отказалась исключить его из своих рядов), а 6 августа 1940 г. ученого арестовали во время его научной экспедиции по Западной Украине. Ему предъявили обвинение во вредительстве и шпионаже. Разбирая походный рюкзак своего руководителя, Ф. Бахтеев обнаружил наряду с другими находками образцы реликтовой пшеницы полбы, о существовании которой не подозревали местные ученые, но которую предполагал найти здесь Вавилов.
9 июля 1941 г. состоялся суд. На закрытом заседании Военной коллегии Верховного суда СССР Николай Иванович был приговорен к высшей мере наказания – расстрелу.
Об абсурдности предъявленных ему обвинений можно судить по одному из них: «Портил посадочные площадки Ленинградского военного округа, производя засев аэродрома семенами, зараженными карантинным сорняком». Однако в Бутырской тюрьме приговор в исполнение приведен не был. 29 октября, когда немецкие войска подошли к Москве, Вавилова вместе с другими заключенными перевели в Саратовскую тюрьму.