Studiował filozofię na Uniwersytecie Wiedeńskim (1915–1916), a następnie rolnictwo na Uniwersytecie Jagiellońskim (1919–1922), gdzie uzyskał stopień inżyniera. W latach 1919–1920 pracował jako agronom w polskich wojskowych formacjach pomocniczych. Od 1923 roku, pracując jako zarządca majątków na Lubelszczyźnie i w województwie krakowskim, podjął badania nad chłopskimi konikami z okolic Biłgoraja. W swojej rozprawie doktorskiej, obronionej w 1926 roku na Uniwersytecie Jagiellońskim pod kierunkiem Leopolda Adametza, sformułował hipotezę, że ów „rodzimy chłopski konik stanowi jedną z najbardziej pierwotnych form konia należącego do grupy koni wschodnich typu tarpana stepowego”. Tarpany żyły w formie dzikiej na ziemiach polskich i ukraińskich jeszcze w XIX wieku. Vetulani formę spod Biłgoraja nazwał konikiem polskim, wprowadzając to określenie na stałe do literatury hipologicznej.