Николай Федорович Ватутин родился в селе Чепухино Валуйского уезда Воронежской губернии (сегодня это село Ватутино, расположенное в Белгородской области). Он родился в многодетной крестьянской семье, в которой, кроме Николая, было еще восемь детей. Окончил четыре класса земской школы, где считался первым учеником.
В 1920 году, во время Гражданской войны был мобилизован в Красную армию, участвовал в боях в районе Луганска. В октябре 1922 года он был направлен командиром взвода в 23-ю стрелковую дивизию. На первых же учениях Ватутин проявил талант к стратегии и в январе 1924 года поступил на учёбу в Киевскую академию командного состава. В 1926 году его перевели в столичную Военную академию имени М.В. Фрунзе.
В 1937 году Ватутин назначается заместителем начальника штаба Киевского военного округа, а спустя год – начальником штаба. В 1939 году он назначен заместителем начальника Генштаба, а в феврале 1941 года был награждён орденом Ленина.
В первые дни Великой Отечественной войны Ватутин побывал на самых ответственных участках фронта. 30 июня 1941 года Ватутин получил звание генерал-лейтенанта и был назначен начальником штаба Северо-Западного фронта, на котором сумел стабилизировать линию обороны под Ленинградом.
С 14 июля 1942 года Ватутин командовал Воронежским фронтом. Изматывая противника частыми контрударами, его силы отвлекали внимание от Сталинграда. В октябре 1942 года Ватутина назначили командующим Юго-Западным фронтом, войска которого двинулись вперёд и 23 ноября замкнули кольцо вокруг 22 немецких дивизий. 7 декабря военачальник получил звание генерал-полковника, а через два месяца — генерала армии.
В марте 1943 года после разгрома сталинградской группировки немцев его вернули на должность командующего Воронежским фронтом, который в октябре 1943 года был преобразован в 1-й Украинский. Советские войска тогда достигли Днепра.
К 15 января 1944 года в ходе Житомирско-Бердичевской операции части фронта вынудили противника отойти от Киева и достигли Южного Буга. Затем войска 1-го Украинского и 2-го Украинского фронтов окружили выступ немецкой обороны у города Корсунь-Шевченковского. 21 февраля Ставка поручила Ватутину подготовить наступление на Дубно и далее на Черновцы. 29 февраля генерал направлялся в штаб 60-й армии. По дороге его машину обстреляли. Раненый Ватутин умер в ночь на 15 апреля 1944 года в киевском военном госпитале. 17 апреля генерал был похоронен в названном позже его именем парке над Днепром, в Москве и Киеве погребение отметили траурным салютом. В 1965 году Ватутин был посмертно удостоен звания Героя Советского Союза.