В 1951 г. Президиумом АН СССР учреждена золотая медаль имени С.И. Вавилова, которая присуждается ежегодно за выдающиеся работы в области физики. В настоящее время имя ученого носят два учреждения: Научно-производственная корпорация Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова» (1951) и Институт истории естествознания и техники РАН (1991).
В 1951 г. в честь С.И. Вавилова была названа одна из улиц г. Липецка, в 1963 – улица Вавилова появилась в Москве. В 1988 г. научно-исследовательское судно АН СССР было названо «Сергей Иванович Вавилов». Сдвоенный кратер на Луне носит имя братьев Вавиловых.
Семья: жена – Ольга Михайловна Вавилова (урож. Багриновская, 1899–1978); сын – Виктор Сергеевич Вавилов (1921–1999), физик.
Ст.н.с. Архива РАН Г.И. Савина