Кабинет-музей Н.И. Вавилова был открыт в день 100-летия со дня рождения великого ученого – 25 ноября 1987 года. Идея создания музея возникла еще в 1970 году, когда в Саратове проходила научная конференция, посвященная 50-летию открытия закона гомологических рядов в наследственной изменчивости.
Большую помощь в создании музейной экспозиции оказал младший сын Н.И. Вавилова – Юрий Николаевич Вавилов, который передал музею фотокопии писем, рукописей отца, его фотографии, труды и литературу о нем. Помогли также ближайшие сотрудники и ученики Н.И. Вавилова по ВИРу, – выпускники Саратовского сельскохозяйственного института, – Ф.Х. Бахтеев, А.Х. Бахтеев, А.И. Мордвинкина, племянница Е.Н. Синской, А.А. Филатенко, профессор Н.А. Тюмяков, заведующая отделом областной библиотеки для детей и юношества имени А.С. Пушкина А.Б. Белоглазова, профессор ТСХА А.И. Атабекова.
При создании экспозиции было принято решение разместить все подлинные предметы в отдельной комнате, а вторую комнату отвести под экспозицию, посвященную жизни и деятельности великого ученого. Было изготовлено 8 больших тематических стендов, посвященных московскому, саратовскому и петроградско-ленинградскому периодам жизни Н.И. Вавилова, его путешествиям по всему земному шару, общественной и государственной деятельности и увековечению его памяти в Саратове, России и других странах, а также витрины, в которых находились труды Н.И. Вавилова, его рукописи и литература о нем.
Музей хранит почти все изданные труды Н.И. Вавилова (около 400), первые издания всех работ саратовского периода (1917-1922 гг.) с его автографами, среди которых самые выдающиеся: «Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости» (1920 г.), «Иммунитет растений к инфекционным заболеваниям» (1918-1919 гг.), «Полевые культуры Юго-Востока» (1922 г.), а также копии его саратовских писем и почти все книги, посвященные Н.И. Вавилову.
