В 1928 году Николай Байбаков, к великой радости отца, поступил в Бакинский политехнический институт, самый престижный тогда вуз республики. Учиться в нем было заветной мечтой всех бакинских мальчишек, твердо усвоивших формулу: «нефть - кровь промышленности». Николай с малых лет слышал от старших об огромном значении «черного золота» и о том, что бакинские нефтяники - большие мастера в его добыче. Забегая вперед, можно отметить: когда перед началом войны в Поволжье осваивался новый нефтеносный комплекс («Второе Баку»), Байбаков, уже занимавший крупную государственную должность, именно из Азербайджана пригласил туда лучших мастеров.
С середины 1931 года студент Байбаков уже подрабатывал в инженерной должности на Ленинском промысле в Балахнах, одном из самых перспективных и развивающихся. Через год, сразу после получения диплома, его официально зачислили в штат и загрузили работой выше головы: на промыслах не хватало квалифицированных управленцев. «Жизнь торопила все мое поколение, всю страну, - написал Байбаков в книге воспоминаний «От Сталина до Ельцина». - Моя студенческая юность совпала с началом первой советской пятилетки. Тогда в основном завершилось техническое перевооружение нефтяной промышленности - первой из всех отраслей Союза. Десятки предприятий страны сумели изготовить новейшее оборудование для нефтепромыслов, отвечавшее лучшим мировым стандартам. Благодаря этому к началу 30-х годов был превзойден показатель добычи нефти 1901 года, самый высокий за весь период промышленной разработки Бакинских месторождений».
В Балахнах активно осваивали так называемые «подкирмановские» нефтяные пласты, весьма многообещающие. Недостаток их состоял в быстром обводнении из лежащих выше пластов. Байбаков задумался: нельзя ли закупорить водяной пласт цементом, подаваемым под высоким давлением? Идея, поначалу казавшаяся бредовой, постепенно обрастала реальными деталями, выстраивалась в технологическую цепочку. Проект, разработанный молодым инженером, был внедрен в практику и дал хорошие результаты. С тех пор он стал повсеместно известен как «метод Байбакова». Уже годы спустя Николай Байбаков, много раз отмеченный и награжденный за другие немалые достижения, считал тот первый свой инженерный успех самым памятным и дорогим.
Грамотного специалиста и толкового организатора в феврале 1939 года перевели в Наркомат тяжелой промышленности на должность управляющего «Востокнефтедобычи». Объединение как раз и занималось «Вторым Баку» в Поволжье. В 1940-м Байбакова назначают заместителем наркома по нефтяным проблемам, а в 1942-м, когда уже шла война, - уполномоченным Государственного Комитета Обороны СССР (ГКО) по обеспечению фронта и тыла горючим.
Одним жарким июльским днем его вызвали в Кремль. «Товарищ Байбаков, - сказал председатель ГКО Сталин, - Гитлер рвется на Кавказ. Он объявил, что если не захватит нефть Кавказа, то проиграет войну. Нужно сделать все, чтобы ни одна капля нефти не досталась немцам. Я вас предупреждаю: если вы оставите им хоть одну тонну нефти, мы вас расстреляем. Но если вы уничтожите промыслы, а немец не придет, мы вас тоже расстреляем. Идите и думайте».