Генерал армии, Герой Советского Союза (1965 г., посмертно). В Советской армии с 1920 г. Участник гражданской войны. Окончил Военную академию имени М. В. Фрунзе (1929 г.), Военную академию Генштаба (1937 г.). С 1940 г. начальник Оперативного управления, затем 1-й заместитель начальника Генштаба.

В ходе Великой Отечественной войны начальник штаба Северо-Западного фронта (с июня 1941 г.), заместитель начальника Генштаба (с мая 1942 г.), командовал войсками Воронежского (июль-октябрь 1942 г. и март-октябрь 1943 г.), Юго-Западного (октябрь 1942 г. - март 1943 г.) и 1-го Украинского фронтов. Войска под командованием Ватутина успешно сражались в Сталинградской и Курской битвах, участвовали в освобождении Левобережной Украины, провели Острогожско-Россошанскую, Киевские наступательную и оборонительную операции, Житомирско-Бердичевскую, Корсунь-Шевченковскую и другие операции.

29 февраля 1944 г. Ватутин был тяжело ранен и 15 апреля скончался.

Награжден орденами Ленина, Красного Знамени, Суворова 1-й степени, Кутузова 1-й степени, иностранным орденом.