Лингвогеографию и историческую диалектологию славянских языков Николаев связывает с проблемами этногенеза славян. В восточнославянской диалектологии он установил ряд древнейших (позднепраславянских) диалектных изоглосс. Реконструкция размещения этих изоглосс на территории древнейшего славянского расселения показала их связь с археологическими ареалами крупных праславянских племенных объединений.
В результате организованных им полевых исследований восточнославянских говоров в Институте собрана восточнославянская фонотека и архив диалектных записей.
Экспериментальное исследование фонетики и просодии восточнославянских диалектных систем с помощью компьютерной программы позволило Николаеву обнаружить ряд новых и малоизученных явлений в современных восточнославянских говорах.
Николаевым опубликовано и подготовлено к печати более 80 работ. Является автором этимологического словаря северокавказских языков (совместно с С. А. Старостиным), одним из авторов серии «Основы славянской акцентологии», участником международных интернет-проектов «Эволюция языка» и «Вавилонская башня» (этимологические базы данных; им создана сравнительная база данных по индоевропейским языкам, на которой основан проект нового индоевропейского словаря, базы данных по финно-угорским и америндским языкам).
На протяжении более 20 лет является руководителем и организатором комплексных лингвистических экспедиций на территории распространения восточнославянских говоров (Карпаты, русский Северо-Запад, Белоруссия, Полесье) и архаических староштокавских говоров сербохорватского языка (Славония, совместно с хорватскими коллегами), автором специальных полевых программ по восточнославянской исторической диалектологии.
Участвовал в четырёх Международных съездах славистов, ряде международных и российских конференций, в течение 10 лет читал курс и вёл семинар «Историческая лингвогеография восточнославянских языков» на филологическом факультете МГУ.
Трижды выдвигался кандидатом в члены-корреспонденты РАН (в 2003 и 2016 годах — Институтом славяноведения РАН, в 2006 году — персонально В. А. Дыбо). В 2004 году стал лауреатом премии Sigma Xi, The Scientific Research Society (Монреаль, Канада). Член редколлегии международного славистического журнала «Slověne = Словѣне»
В 2014 году после расстановки ударений подтвердил (с существенной трансформацией и многими уточнениями) идею А. Ю. Чернова о синкретической полиритмии «Слова о полку Игореве»[4].
В 2020 году вышла монография Николаева «„Слово о полку Игореве“: реконструкция стихотворного текста», удостоенная академической премии имени А. С. Пушкина (2022).
На основе летописных варяжских имён Николаев предположил существование самостоятельного диалекта скандинавов, живших в Древней Руси, названного учёным континентальным северогерманским языком[5][6].
Вклад в изучение бабочек
В 1964—1966 годах начал заниматься лепидоптерологией. В 1968 году впервые обнаружил на Алтае значительную популяцию Polyommatus damone. В 1970 году в Туве обнаружил представителей двух новых таксоновсатирид рода Oeneis (описанных Ю. П. Коршуновым как Oeneis judini и O. shurmaki). В течение 1980—1985 годов в Тверской области собрал большую коллекцию чешуекрылых, ныне находящуюся в Сибирском зоомузее. Описал новый таксон Erebia zaitsevi[7]. Совместно с Ю. П. Коршуновым написал статьи, посвящённые северноазиатским Oeneis и Erebia (в последнюю статью включено E. polonina).
Общественная позиция
В феврале 2022 подписал открытое письмо российских учёных и научных журналистов с осуждениемвторжения России на Украину и призывом вывести российские войска с украинской территории[8][9].
Литературное творчество
В 1990 году в журнале «Даугава» была опубликована подборка абсурдистских стихотворений Сергея Николаева под заголовком «Из цикла „Всюду жизнь“»[10]. По сведениям лингвиста Алексея Касьяна, это были лирические отступления из несохранившейся поэмы «Фашистский туалет»[11].
Дыбо В. А., Замятина Г. И., Николаев С. Л. Основы славянской акцентологии. Словарь. М.: Наука, 1993. Т. I. Вып. 1.
Севернокавказский этимологический словарь (совм. с С. А. Старостиным): A Comparative Dictionary of North Caucasian Languages. Moscow, 1994 (Предисловие (недоступная ссылка)).
Николаев С. Л., Толстая М. Н. Словарь карпатоукраинского торуньского говора с грамматическим очерком и образцами текстов. М., 2001.
Статьи
Греческая протеза и балто-славянский акут // Балканы в контексте Средиземноморья. Проблемы реконструкции языка и культуры. М., 1986.
К названию бога-громовержца в индоевропейских языках // Балто-славянские исследования 1986. М., 1987. (Соавт.: А. Б. Страхов.)
Отражение праславянских *о и *ъ в одной из северновеликорусских диалектных систем // Историческое развитие и методы его изучения. Ч. 2. Свердловск, 1988.
Балто-славянская акцентуационная система и её индоевропейские истоки // Историческая акцентология и сравнительно-исторический метод. М., «Наука», 1989. С. 46-109.
К проблеме раннеславянского диалектного членения // Лингвистическая реконструкция и древнейшая история Востока. Ч. 2. М., 1989. (Соавт.: В. А. Дыбо.)
Новые данные и материалы по балто-славянской акцентологии // Проблемы славянского языкознания. Три доклада к XII Международному съезду славистов. М., 1998, с. 5—70. (Соавт.: В. А. Дыбо.).
Восточнославянский континуум с точки зрения исторической лингвогеографии // Международная конференция «Проблемы сравнительно-исторического языкознания в сопряжении с лингвистическим наследием Ф. Ф. Фортунатова». 27-29 января 1998 г. Тезисы докладов. М., 1998.
Рефлексы праславянских тонов в восточнославянских языках // Балто-славянские исследования 1998—1999. М., 2000, с. 83-113.
Sergei L. Nikolaev. Toward the reconstruction of Proto-Algonquian-Wakashan. Part 1: Proof of the Algonquian-Wakashan relationship. Journal of Language Relationship. 13/1. Moscow, 2015. Pp. 23‒61.
↑Старостин Г. С. и др. К истокам языкового разнообразия. Десять бесед о сравнительно-историческом языкознании с Е. Я. Сатановским. — М.: Издательский дом «Дело» РАНХиГС, 2015. — С. 246. — 584 с. — ISBN 978-5-7749-1054-0, УДК 81-115, ББК 81.
↑Николаев С. Л. К этимологии и сравнительно-исторической фонетике имён северогерманского (скандинавского) происхождения в «Повести временных лет» // Вопросы ономастики. 2017. Т. 14. № 2. С. 7.
