После окончания института Николай Михайлович Михайлов работал в одном из конструкторских бюро машиностроения, где прошел путь от инженера до начальника лаборатории. Принимал участие в проектировании, испытаниях и в освоении производства различных комплексов вооружения.

Н. М. Михайлов как грамотный специалист и организатор научных исследований и разработок, способный довести проектируемые системы от ОКР до серийного производства, в 1975 г. был переведен в Центральное конструкторское бюро (ЦКБ) Красногорского механического завода на должность заместителя главного инженера — главного конструктора серийного производства.

С 1977 г. до увольнения из Вооруженных Сил занимал ответственные руководящие должности: заместителя начальника ЦКБ, Главного конструктора систем управления огнем бронетанковой техники Министерства оборонной промышленности, заместителя директора НТЦ ОАО «Красногорский завод им. С. А. Зверева».

В арсенале разработок Николая Михайловича Михайлова — комплексы «Стрела-2», «Точка», танковые прицелы, системы управления огнем «Радуга», «Зарница», аппаратура наведения «Искандер» и другие.

На протяжении ряда лет совместно с учеными академии занимался разработкой и испытанием нашлемных приборов целеуказания «Шквал» для операторов и летчиков самолетов и боевых вертолетов. Результаты исследований и рекомендации по применению были представлены в его диссертационной работе, успешно защищенной в ВВИА.

Автор более 20 научных работ, среди которых статьи, отчеты по НИР, а также изобретения.

Награжден орденом «Знак Почета», медалями.