В 1889 году перешёл в Варшавский университет. В 1890 году защитил докторскую диссертацию «Материалы по естественной истории муравьёв» и стал экстраординарным, затем ординарным профессором кафедры зоологии Варшавского университета; до 1906 года заведовал зоологическим кабинетом университета; был деканом физико-математического факультета Варшавского университета[1]. Автор классических работ по биологии веерокрылых насекомых, работ о развитии африканского страуса.
С 1919 года жил в городе ОрловВятской губернии; открыл там Народный музей с коллекциями по естествознанию[2].
Затем — директор лаборатории экспериментальной зоологии АН СССР (1921—1931) и лаборатории Института цитологии, гистологии и эмбриологии АН СССР (1934—1939)[3].
Научные труды Н. В. Насонова касаются анатомии круглых червей, гистологии насекомых вообще, морфологии и систематики муравьёв и веерокрылых, истории развития страуса и многих других. Затем Насонов всецело перешёл на изучение морфологии, систематики и фаунистики диких баранов Евразии.
Насонов был инициатором издания Академией наук (под его редакцией) обширного труда «Фауна России и сопредельных стран, преимущественно по коллекциям зоологического музея Императорской Академии Наук» (впоследствии — «Фауна СССР»; под его редакцией вышли 25 книг). Инициатор комплексного изучения Байкала (1916). Статьи Насонова, популярные и прикладного содержания, посвящены, главным образом, пчеловодству, отчасти рыбоводству.
В 1936 году он присоединил свой голос к защите в политическом «деле Лузина».
Жена — Екатерина Александровна Корнилова (1870—после 1941), дочь А. А. Корнилова и Елизаветы Николаевны Супонёвой. Их дети:
Антонина (Нина) Николаевна Насонова (Клепинина) (1894—1941) — искусствовед, выпускница Смольного; внучатая племянница вице-адмирала героя Севастопольской обороны В. А. Корнилова. жена (первым браком) знаменитого философа Василия Эмильевича Сеземана (развод в 1922 г.), вторым браком — писателя и историка Николая Андреевича Клепинина. В 1920-х годах жила в Париже, где её семья дружила с семьёй Эфронов-Цветаевых, близкая подруга Марины Цветаевой, разделившая трагическую судьбу её и её семьи. В 1937 году возвратилась в СССР и в ночь с 6 на 7 ноября 1939 года была арестована НКВД в Москве, на Пятницкой улице (д. 12), в доме своего отца, куда она приехала с дочерью Софьей (1927—2000)[5]. В ту же ночь, в Москве, на Садово-Триумфальной, был арестован старший сын Нины Николаевны от первого брака — Алексей Васильевич Сеземан. В пересыльной орловской тюрьме 28 июля 1941 года как французских шпионов «расстреляли групповым расстрелом» супругов Нину Николаевну и Николая Андреевича Клепининых, С. Я. Эфрона и Эмилию Литауэр.
Волков В. А., Куликова М. В. Российская профессура XVIII – начала XX вв.: Биологические и медико-биологические науки. Биографический словарь. — М., 2003;
Летопись Российской Академии наук. — СПб., 2007. — Т. 4;