Podgornyj var utdannet ingeniør ved Det teknologiske institutt for næringsindustri i Kiev. Han var visekommissær for Ukrainas matindustri før han ble medlem av Sovjetunionens kommunistiske parti i 1950. I 1956 ble han medlem av kommunistpartiets sentralkomite, og i 1960 ble han medlem av presidiet i kommunistpartiet (politbyrået).