В сентябре 1920 года Николай Ватутин был уже в Полтаве. Так он стал слушателем 29-х пехотных курсов. Учеба часто прерывалась. В стране то и дело вспыхивали кулацкие восстания. И тогда прекращались занятия и курсанты брали в руки винтовки. Учились в перерывах между боями.
В 1921 году Николай Ватутин вступает в ряды РКП(б). Позже он скажет, что день, когда ему вручили партбилет, был самым счастливым и памятным в его жизни. Став коммунистом, он с еще большим старанием выполнял общественную работу, стремился стать настоящим бойцом ленинской партии.
Вскоре пехотные курсы были реорганизованы в 14-ю пехотную школу. Ее начальником стал И. П. Сальников, бывший офицер старой армии, один из тех, кто с первого дня Великой Октябрьской социалистической революции встал на сторону народа. Всегда подтянутый, тактичный и требовательный, он был примером для курсантов. Автор нескольких книг по тактике, Сальников постоянно вводил новшества в учебный процесс, всячески поддерживал инициативу будущих краскомов, вырабатывал у них способность к самостоятельным суждениям. После занятий в поле он требовал от каждого подробного письменного отчета о том, что тот видел, как оценивает действия товарищей, находившихся во время тактических занятий в роли командиров роты, взвода, отделения, как бы поступил сам, находясь на их месте.
Ватутин тоже не раз писал подобные отчеты. И, как вспоминал его сокурсник А. Ф. Скиба, начальник школы почти всегда ставил отчеты Ватутина в пример за их обстоятельность и четкость изложения.
Первый курс школы Ватутин закончил на «отлично». За успехи в учебе и службе его назначили вначале командиром курсантского отделения, а через год — помощником командира взвода.
В полтавскую пехотную школу неоднократно приезжал М. В. Фрунзе, внимательно следивший за обучением и воспитанием будущих красных командиров. Стоит ли говорить, с какой радостью и гордостью встречали его курсанты. Михаил Васильевич бывал на учениях, которые проводились с курсантами, на стрельбищах и в учебных классах. Николай Ватутин на всю жизнь запомнил его призыв учиться не только умению вождения войск, но и мастерству воспитания людей, формирования у них высоких морально-боевых качеств.
А учиться было нелегко. И не только из-за предельной загруженности учебной программы. По всей стране еще свирепствовал и голод. В 1921 году Поволжье, некоторые районы Украины и родную Ватутину Воронежскую губернию охватила сильная засуха. Однажды на вечерней поверке И. П. Сальников зачитал курсантам воззвание Центральной комиссии помощи голодающим ко всем рабочим и крестьянам, ко всем гражданам РСФСР. На глаза Николая Ватутина навертывались слезы. Всего несколько дней назад он получил из родного села страшное известие: от голода умерли его отец, дед и самый младший брат Егор. Очень плох был и старший брат Афанасий. Обдирая кору со старой вербы (ее затем сушили, толкли и употребляли в пищу), он упал с дерева и серьезно повредил грудную клетку.
На той вечерней поверке состоялся митинг. Выступил на нем и Николай Ватутин. Он сказал, что отказывается от трехдневного пайка хлеба. Его единодушно поддержали. Было решено: каждому курсанту школы отчислить в фонд помощи голодающим свой трехдневный хлебный паек.
1 октября 1922 года курсанты 14-й полтавской пехотной школы были построены вблизи своего лагеря — на историческом поле Полтавской битвы. На правом фланге по команде «Смирно» застыли восемьдесят первых выпускников. На это торжество приехал М. В. Фрунзе, командовавший в то время вооруженными силами Украины и Крыма. Поднявшись на трибуну, Михаил Васильевич зачитал приказ о производстве курсантов в краскомы и назначении их на командные должности.
Ватутин с нетерпением ждал, когда же назовут и его фамилию. Наконец услышал: «...Ватутин Николай Федорович, назначается командиром взвода в 67-й стрелковый полк 23-й стрелковой дивизии».
Затем уже бывшие курсанты стали выходить из строя для прощания со Знаменем школы. Подошла очередь и Ватутина. Печатая шаг, он подошел к трибуне, около которой рядом со знаменосцами стоял М. В. Фрунзе. С волнением опустился на колено и прикоснулся губами к алому шелку Знамени. Когда поднялся, М. В. Фрунзе крепко пожал ему руку.
Молодые командиры в четком строю прошли мимо трибуны, а через некоторое время собрались в огромном зале школьной столовой. Едва утих взволнованный шум, как в дверях появился улыбающийся М. В. Фрунзе. Выпускники бросились к нему и на руках отнесли к почетному месту за столом.
Перед М. В. Фрунзе, как и перед каждым из выпускников, стояла солдатская кружка с киселем и лежал кусок пирога с капустой. Михаил Васильевич встал, любовно оглядел вчерашних курсантов и сказал, что каждый из них вместе с другими командирами становится с этого дня хребтом армии, основой ее военной мощи.