С 2001 года работает в Санкт-Петербургском государственном университете. В настоящее время Кузнецов Н.В. – профессор, заведующий Кафедрой прикладной кибернетики СПбГУ; ведет лекционные и семинарские занятия по теории управления, прикладной теории динамических систем, управлению IT-проектами. В 2018 году коллектив кафедры под руководством Н.В. Кузнецова был признан Ведущей научной школой Российской Федерации и получил поддержку от Совета по грантам Президента Российской Федерации.

С 2007 года Кузнецов Н.В. координатор совместной научно-образовательной программы факультета Информационных технологий (University of Jyväskylä, Финляндия) и Математико-механического факультета (СПбГУ), в которой за прошедшие годы при поддержке программы стипендий Президента РФ для обучения за рубежом и Академии наук Финляндии было проведено более 13 защит диссертаций. В 2014 г. Кузнецов Н.В. получил звание Adjunct Professor, в 2016 г. стал Visiting Professor в University of Jyväskylä. В 2017 году за выдающиеся результаты в области прикладной математики и подготовку высококвалифицированных специалистов в рамках программы награжден The University of Jyväskylä IT Faculty Medal.

Научные работы связаны с задачами управления колебаниями в системах фазовой автоподстройки частоты, анализом нелинейных систем управления, развитием теории скрытых колебаний, аналитико-численными методами исследования регулярной и хаотической динамики. Среди научных результатов: концепция скрытых колебаний; эффективные методы построения контрпримеров к проблеме Р. Калмана об абсолютной устойчивости нелинейных систем управления; обоснование процедуры нестационарной линеаризации и построение контрпримеров перроновского типа; решение проблемы Ф. Гарднера о полосе захвата без проскальзывания для систем фазовой автоподстройки частоты, анализ возникновения колебаний в динамической модели Саяно-Шушенской ГЭС; анализ устойчивости и скрытых колебаний в моделях М. Келдыша подавления флаттера.

Кузнецов Н.В. – автор и соавтор более250 публикаций (из них более 150 в изданиях, индексируемых Scopus), в том числе 10 докладов на Конгрессах Международной федерации по автоматическому управлению (IFAC World Congress), 3 монографий и 10 свидетельств об интеллектуальной собственности. В 2016 и 2017 годах был назван одним из двух самых высокоцитируемых российских ученых (Russian Highly Cited Researchers) в области прикладной математики.

Кузнецов Н.В. главный редактор журнала «Дифференциальные уравнения и процессы управления» (ВАК, Scopus), входит в редколлегии журналов «International Journal of Bifurcation and Chaos in Applied Sciences and Engineering» (WoS), «Journal of Applied Nonlinear Dynamics» (Scopus), Известия ВУЗов “Прикладная нелинейная динамика” (ВАК).

В 2017 году избрал членом IFAC Policy committee (Комитет по политике Международной федерации по автоматическому регулированию).

8 февраля 2018 года получил почетное право  произвести полуденный выстрел со стены Нарышкина бастиона Петропавловской крепости в связи празднованием 294-го дня рождения Санкт-Петербургского университета.