Окончил 3-ю московскую гимназию с серебряной медалью (1896—1901). Учился на отделении естественных наук физико-математического факультета Московского университета, исключен за участие в студенческих беспорядках (сентябрь 1902). Затем учился в Цюрихе (1905; Швейцария). Окончил Лейпцигский университет (1908), доктор философии; сельскохозяйственное отделение Московского сельскохозяйственного института со званием ученого агронома 1-го разряда (1908—10), оставлен по кафедре почвоведения. В годы Первой мировой войны организатор сельскохозяйственных курсов для инвалидов при Московском сельскохозяйственном институте. В 1918 профессор кафедры земледелия Московского межевого института. Теософ, позднее — антропософ. Активный член Русского антропософского общества (1913—22), член Совета его московского отделения. В 1921 командирован в семенной отдел торгпредства в Берлине (Германия). В СССР не вернулся. Изучал проблемы применения минеральных удобрений. Сотрудничал с академиком Н.И. Вавиловым.

Отец: Василий Михайлович (1848—1923), предприниматель, чаеторговец. Мать: Маргарита Алексеевна (ур. Андреева, 1860—1933). Братья: Федор (1869—1927), Михаил (1871—1943), Сергей (1873—1909) — книгоиздатели. Сестра: Маргарита (1882—1973), художница и поэтесса, жена поэта М. Волошина.

Фотография любезно предоставлена В. Чахотиной

Соч.: Untersuchungen über Kalkstickstoff und Stickstoffkalk. Lpz., 1908.

Лит.: Николай Иванович Вавилов: Научное наследие в письмах. Международная переписка. Т. 2. М., 1997; Woloshin M. Die grüne Schlange. Stuttgart, 1954 (русский перевод: М., 1993).