Ватутин вступил в должность заместителя начальника штаба округа в 1937 году, когда партия разоблачила и громила врагов народа — шпионов, диверсантов, агентов иностранных разведок.
Близко столкнувшись с фактами вредительства, Ватутин непосредственно ощутил всю опасность того, что важнейшие государственные и военные тайны могли стать известны империалистам, готовившим нападение на СССР.
Ватутин, активно участвовавший в борьбе с врагами народа, энергично взялся за ликвидацию последствий вредительства, за укрепление войск, на боеспособность которых покушались враги народа.
В штабах округа был создан режим предельно напряженной работы. Ватутин требовал быстроты, точности исполнения, и войска сразу почувствовали, что пришел начальник, предъявляющий большие требования.
Вот как характеризует Ватутина один из документов того времени:
« Товарищ Ватутин Н. Ф. идеологически устойчивый, морально выдержанный, бдителен, беззаветно предан делу партии Ленина — Сталина и социалистической Родине. Умеет хранить военную тайну. Активно боролся с врагами народа и провел большую работу по ликвидации последствий вредительства. В партийно-политической работе принимает самое активное участие. Связан с массой, чутко относится к нуждам и запросам командного состава и красноармейцев. Правильно нацеливает и мобилизует парторганизацию и командный состав на выполнение поставленных задач ».
Эта оценка может служить характеристикой всей жизни Ватутина Простой перечень лет, когда Ватутин избирался в партийные органы, подтверждает его органическую, постоянную активность в рядах партии. В 1924–1926 годах его избирали секретарем партийной ячейки полковой школы и членом партийного бюро полка. В 1929 году в академии он был членом бюро партийной организации третьего курса. В 1929–1930 годах Ватутин — член партбюро штаба дивизии. В 1930–1931 годах — член партийного бюро штаба Северо-Кавказского военного округа. В 1932–1933 и 1935–1936 годах снова член партбюро штаба дивизии. Одновременно в 1932–1933 годах Ватутина избирают членом дивизионной партийной комиссии и членом обкома партии. В 1938–1939 годах он член партбюро штаба Киевского военного округа. На XV конференции Коммунистической партии Украины Ватутин был избран членом Центральной Ревизионной Комиссии ЦК КП(б)У.
Всюду, куда партия посылала Ватутина, он умело сочетал командную работу с партийной.
В конце 1938 года Ватутин был назначен начальником штаба Киевского военного округа.
Киевский военный округ, как пограничный, был одним из важнейших для обороны страны. Войска округа должны были отличаться особенно высокой боевой готовностью.
Ватутин сразу же показал себя сторонником решительных, глубоких и внезапных ударов. Штабы войск знали, что если Ватутин будет проводить учение, то надо ждать всяких новшеств, что он потребует оригинальных решений, будет учить так, чтобы максимально приблизить войска к боевым условиям.
Ватутин всегда сам готовил учения, вникал во все детали подготовки и жизни войск, любил поднимать штабы по тревоге, выводил их в поле, проверял по ночам не только руководство войсками, но и работу рядовых штабных командиров.
В своем штабе Ватутин не терпел и тени бюрократизма. Любой вопрос, с которым к нему обращались штабы войск, получал быстрое, четкое решение. Сам он работал долго, усидчиво, всегда сохранял спокойствие, корректность, не торопил подчиненных, не одергивал. Если им было что-либо неясно, Ватутин терпеливо объяснял, учил, показывал, и к нему шли на доклад как к начальнику, педагогу, коммунисту.
Ватутин всегда готов был помочь подчиненному в трудную минуту. Он забывал лишь о себе, о своем отдыхе.
В личном деле начальника штаба округа за те годы неизменно записывалось: «Очередным отпуском не пользовался».
Время тогда для Киевского военного округа было особенно напряженным.
Фашистская Германия оккупировала Чехословакию, и войска округа должны были быть готовы к боевым действиям. Фашистская Германия напала на Польшу, войска округа стремительно двинулись на запад, чтобы освободить Западную Украину, и с честью выполнили историческую задачу, поставленную партией и правительством.
В аттестации Ватутина тех лет записано: «Всесторонне развит, с большим кругозором, прекрасно работал по руководству отделами штаба, проявил большую оперативность и способность руководить войсковыми соединениями.
...В период освобождения единокровных братьев-украинцев Западной Украины из-под ига польских панов, капиталистов как начальник штаба округа показал способность, выносливость и умение руководить крупной операцией».