Вскоре стало очевидным, что выбор действительно был сделан удачно. Новый президент не только прекрасно разбирался в нуждах естественных наук, но и проявлял удивительную осведомленность в проблемах, стоящих перед гуманитарными науками. Это давало ему возможность правильно оценивать ситуацию, оказывать поддержку именно тем актуальным направлениям науки, которые особенно в ней нуждались.
С. И. Вавилов переехал из Ленинграда в Москву, передав пост научного руководителя ГОИ академику А. Н. Теренину. Однако лабораторию люминесценции в ГОИ он сохранил за собой и один или два раза в месяц приезжал в Ленинград на несколько дней для того, чтобы следить за ее работой и повидаться с сотрудниками института. П. П. Феофилов писал: «Создавалось впечатление, что возвращение в ставшую для него родной обстановку ГОИ, встречи со старыми друзьями, коллегами и учениками нужны ему и как отдых от сложной, полной ответственных обязанностей московской жизни».
Сразу после окончания войны С. И. Вавилов был назначен председателем комиссии по определению убытков, нанесенных стране гитлеровцами. Ему пришлось познакомиться со многими леденящими душу документами, заново пережить ужасы минувшей войны. Сергей Иванович очень остро реагировал на все увиденное и чрезвычайно тяжело нес бремя работы в этой комиссии.
Новые, невиданные по своему размаху проблемы вставали перед наукой. Советские ученые должны были решить важнейшую задачу — в кратчайшие сроки догнать зарубежных исследователей и превзойти их. Для ее успешного решения необходимо было объединить усилия всех ученых страны, организовать работу научных учреждений по единому, глубоко продуманному плану.
В этой огромной научно-организационной работе ведущая роль принадлежала президенту академии. Именно на него ложилась главная ответственность за правильность научной политики, учитывающей потребности страны, а также особенности и преимущества советской науки.
В 1946 году С. И. Вавилов писал: «Советская наука — не просто часть мировой науки, территориально развиваемой в СССР, а наука существенно особого строя и характера... Великая победа пролетариата в октябре 1917 года открыла путь к строительству нового, социалистического, общества на передовой научной основе. Политический руль нашего государства перешел к рабочему классу и его авангарду — Коммунистической партии. ...Наука превратилась в необходимое и важнейшее звено нового государства, прониклась большевистской партийностью».
С. И. Вавилов подчеркивал, что развитие социалистического государства происходит плановым порядком, имеющим прочную научную основу. Наука в Советском государстве призвана способствовать построению коммунистического общества, поэтому она должна учитывать прежде всего насущные потребности страны и быть плановой.
Это принципиальное положение не сразу было понято и разделено всеми нашими учеными. С. И. Вавилов писал: «Возможность планировать научные исследования сначала встречалась с недоверием. Рассуждали приблизительно так: наука по существу своему имеет задачей раскрытие неизвестного, как же можно планировать неизвестное? Не получится ли из этого задача вроде той, которая задается в народной сказке: «Пойди туда — не знаю куда, принеси то — не знаю что»? На самом деле такое рассуждение ошибочно, оно опровергается всем прошлым науки, и прежде всего нашим советским опытом».
Президент академии понимал, что планировать следует постановку задачи и методы ее решения, полученные же результаты могут быть и неожиданными. Ему пришлось приложить немало усилий, чтобы организовать плановое проведение научных исследований по всей стране.
Занимаясь планированием развития науки, Сергей Иванович исходил из необходимости теснейшей связи между глубокими теоретическими исследованиями и практическими нуждами народного хозяйства. В единстве теории и практики он видел одно из величайших преимуществ науки социалистического общества. Он писал, что советская наука «сочетает в себе здоровый и сильный практицизм, определяемый задачами социалистического строительства, с той внутренней логикой научного мышления, которая требуется для правильной постановки и решения научных проблем». При этом он подчеркивал, что, планируя науку, необходимо вникать в сущность явления, видеть направление поиска, а не конъюнктуру. Он был убежден, что «благодаря социалистической природе нашего общества мы можем стать первой наукой в мире».
С. И. Вавилов понимал необходимость изменения самого характера современных научных исследований. Если раньше многие работы могли осуществляться учеными-одиночками, то теперь задачи настолько усложнились, что для их успешного решения чаще всего требуются усилия больших коллективов, включающих ученых различных специальностей. Сергей Иванович подчеркивал, что по своему содержанию, форме и назначению наука имеет глубоко общественный, коллективный характер. Любая наука — это всегда сумма знаний, полученных многими людьми — прошлыми поколениями и нашими современниками, это результат сложного коллективного труда.
Учитывая особенности времени, Вавилов способствовал прежде всего постановке таких комплексных научных проблем, решение которых лежало на стыке нескольких наук. Вместе с тем Сергей Иванович отмечал, что у науки специфическая логика развития, которую всегда важно учитывать: наука должна работать в запас, впрок, и только в этом случае она будет находиться в естественных для нее условиях.
Президент академии глубоко проанализировал условия успешного развития научных исследований на современном этапе. 6 марта 1946 года, выступая на собрании научных работников Ленинского района Москвы, он сказал: «Разрешите мне сначала в сжатой форме сформулировать ряд условий, совершенно необходимых для правильного и быстрого роста науки в наше время. Эти условия следующие: 1) кадры, т. е. большое число хорошо обученных людей, умеющих вести научную работу, владеющих техникой специальных областей; 2) большие удобные институты и лаборатории, иногда с весьма специализированными помещениями; 3) разнообразное научное оборудование, большой запас и ассортимент чистых химических реактивов, хорошие специальные библиотеки, в которых представлена мировая научная литература по данной области знания; 4) вспомогательные мастерские — механические, столярные, стеклодувные, радиомонтажные и прочие; 5) широкое и своевременное внедрение научных работ технического значения и возможность быстро публиковать научные результаты, не составляющие секрета; 6) правильная система научно-исследовательских учреждений; 7) бытовая обеспеченность ученого, возможность для него сосредоточить свою энергию и знания на решении научных задач».
С. И. Вавилов делал все от него зависящее, чтобы как можно быстрее и полнее воплотить эти условия в жизнь. Прежде всего он обратил внимание на необходимость резко увеличить подготовку научных кадров высшей квалификации — кандидатов и докторов наук, существенно улучшив качество этой подготовки. Огромное значение придавалось совершенствованию работы аспирантуры и докторантуры. Особое внимание уделялось подготовке кадров для союзных и автономных республик. В те годы аспирантуру Академии наук СССР проходили представители пятидесяти шести национальностей страны.
Для улучшения качества подготовки аспирантов президиум Академии наук СССР разработал целую систему мероприятий. Было пересмотрено положение о кандидатском минимуме, увеличена ответственность руководителей за качество и контроль работы аспирантов. По инициативе С. И. Вавилова была реорганизована докторантура академии. Стало широко практиковаться прикомандировывание научных сотрудников с периферии к центральным академическим научно-исследовательским институтам для выполнения докторских диссертаций. По мнению Вавилова, доктор наук это тот, кто основал новое научное направление и способен его возглавить. Если же диплом доктора наук получает человек, этого не заслуживающий, общество и государство несут ощутимый ущерб.
Хорошо понимая, что развитие сложнейших научных исследований немыслимо без солидной материальной базы, С. И. Вавилов заботился о строительстве новых институтов и лабораторий, расширении и модернизации старых учреждений, их оснащении современным оборудованием, созданием при них экспериментально-технических служб.
По инициативе Сергея Ивановича было начато строительство нового здания ФИАНа. Этому строительству он уделял очень большое внимание: в деталях знакомился с проектом, знал шаг за шагом ход его выполнения. В этом деле для него не было мелочей. Он интересовался лабораторными помещениями, комнатами для вспомогательных служб, библиотеками, мебелью. По его предложению в залах заседаний и многих других помещениях было предусмотрено люминесцентное освещение. И сожалению, самому Сергею Ивановичу не довелось работать в новом здании ФИАНа, переезд в которое осуществился в 1953 году.
Не забывал Вавилов и о Московском университете. Декан физического факультета МГУ профессор В. С. Фурсов рассказывал автору книги, что вскоре после окончания войны решено было возвести в Москве ряд монументов, увековечивающих ратный подвиг советского народа. Был также выдвинут проект постройки на Ленинских горах Дворца Советов. Однако Вавилов считал, что лучшим памятником послевоенной эпохи станет постройка в столице дворца науки — нового здания Московского университета. Идея Вавилова понравилась. В невиданно короткие сроки был спроектирован и построен грандиозный комплекс учебно-научных зданий университета на Ленинских горах. Сергей Иванович постоянно интересовался стройкой, старался оказывать конкретную помощь в решении многих проблем, возникающих при создании и оснащении нового здания университета.
Не меньшее внимание уделял Вавилов и строительству других научных учреждений. При нем строился Институт органической химии имени Н. Д. Зелинского, начались сооружение Института металлургии имени А. А. Байкова, реконструкция Радиевого института, строительство Пулковской, Алма-Атинской и других обсерваторий. Строились новые здания для институтов машиноведения, механики, автоматики и телемеханики, горного дела, химической физики, был заложен Главный ботанический сад Академии наук СССР с территорией более 500 гектаров и т. д. Всего при С. И. Вавилове было создано и запланировано триста новых крупных научных объектов.