Н. Зинин успешно сочетал преподавание в академии и работу в лаборатории. Совместное творчество Зинина с молодым инженером-артиллеристом В.Ф. Петрушевским привело к решению проблемы получения и использования сильнейшего взрывчатого вещества – нитроглицерина. Зинин разработал самый прогрессивный метод синтеза нитроглицерина из глицерина с использованием концентрированной азотной кислоты, низкой температуры и т.д. Когда в 1853 объединенная англо-французско-турецкая армия высадилась в Крыму и война приняла затяжной характер, Николай Зинин сделал все, чтобы русская армия имела на вооружении самые сильные взрывчатые вещества. Он предложил начинять нитроглицерином гранаты (1854), разработал способ получения больших количеств нитроглицерина и способ его взрывания. Однако его предложения не были реализованы артиллерийским ведомством. Только в 1863–67 нитроглицерин начали успешно применять для подземных и подводных взрывов. В 1854–55 Зинин описал открытые им уреиды, синтезировал, независимо от Бертло и де Люка, искусственное горчичное масло и исследовал его взаимодействие с аминами с образованием замещенных тиомочевин.

В 1855 Н.Н. Зинин был утвержден адъюнктом Петербургской Академии наук. В 1858 он был избран экстраординарным, а затем ординарным (1865) академиком. В 1868 Зинин вместе с Дмитрием Ивановичем Менделеевым, Н.А. Меншуткиным и др. выступил организатором Русского химического общества и в течение десяти лет являлся первым его президентом (до 1878). Благодаря многочисленным работам и открытиям Николая Зинина «русская химия» впервые заняла достойное место в научном мире. Зинин был почетным членом многих русских и иностранных научных обществ, академий и университетов. Русское физико-химическое общество учредило премию имени Н.Н. Зинина и А.А. Воскресенского за лучшие самостоятельные работы в области химии. (Е.А. Хайбуллина)