Under arbeidet med sin teori om sentre for dyrkede planters opprinnelse ledet Vavilov en rekke botanisk-jordbruksmessige ekspedisjoner og samlet inn frø fra ulike deler av verden. Denne frøbanken ble omhyggelig vedlikeholdt selv under den 28 måneder lange beleiringen av Leningrad under annen verdenskrig. De sovjetiske myndigheter hadde beordret evakueringen av kunsten fra Eremitasjen, men man hadde ikke evakuert de 250.000 frø, røtter og frukter som var lagret i det som da var verdens største frøbank. En gruppe vitenskapsfolk ved Vavilov-instituttet pakket et tverrsnitt av alle frøene, flyttet dem til kjelleren og gikk på skift for å beskytte dem. De som voktet frøbanken nektet å spise innholdet, selv om ni av dem hadde dødd av sult ved slutten av beleiringen våren 1944.