В 1922 году Николай Фёдорович Ватутин окончил Полтавскую пехотную школу, получив удостоверение красного командира из рук М.В. Фрунзе. Его назначили командиром взвода в 67-й стрелковый полк 23-й стрелковой дивизии.

Менее чем за шесть лет ему удалось пройти путь от рядового красноармейца до начальника полковой школы и командира роты 67-го стрелкового полка. За этот период будущий генерал успел получить образование не только в Полтаве, но и в Киеве, окончив Высшую объединённую военную школу.

В 1926 году 25-летний командир получил возможность поступить в Военную академию имени М.В. Фрунзе. Он долго и упорно готовился к этому событию. Вступительные экзамены оказались сложными, но Н.Ф. Ватутин успешно справился со всеми заданиями и с осени 1926 года стал обучающимся основного факультета. Как и прежде, он полностью посвящал себя учёбе.

Из справки об аттестовании за период 1926–1929 годов: «Как слушатель 3-го курса основного факультета Военной академии РККА им. М.В. Фрунзе проявил себя хорошо дисциплинированным, тактичным командиром. К работе относился хорошо. С возложенными задачами справляется. Умеет передавать свои знания подчиненным. Взаимоотношения с товарищами хорошие <…> По своей подготовке и свойствам характера может быть единоначальником и использован на штабных и строевых должностях <…>».

После успешного завершения обучения в академии Н.Ф. Ватутин был направлен в штаб 7-й Черниговской стрелковой дивизии, основанной в 1918 году при непосредственном участии М.В. Фрунзе.