После окончания училища Николай Михайлович Бунин проходил службу на технических должностях в отдельном корабельном штурмовом авиационном полку Краснознаменного Северного флота, участвовал в боевых походах на тяжелом авианесущем ракетном крейсере «Киев». После окончания академии и успешной защиты диссертации на актуальную для ВВС тему был назначен на должность преподавателя кафедры ракетно-артиллерийского вооружения (и боевой эффективности).

Является автором более 50 научных работ, среди которых в соавторстве с другими преподавателями кафедры 3 учебника для слушателей, курсантов академии и других высших авиационных инженерных учебных заведений, учебные пособия, научные статьи и другие материалы.

После увольнения из Вооруженных Сил работал профессором кафедры ракетно-артиллерийского вооружения (и боевой эффективности).

За участие в работе по созданию комплекта учебных пособий «Разработка и эксплуатация комплексов авиационного вооружения» для образовательных учреждений высшего профессионального образования в 2008 г. ему присуждена Государственная премия Правительства Российской Федерации в области образования.

Награжден 4 медалями, среди которых медали «За отличие в военной службе» 1, 2, 3 степеней.