Физик и физикохимик, академик (1932).
Исследования посвящены химической физике, одним из основоположников которой он является. Выполнил фундаментальные работы в области химической кинетики, горения и взрыва. Открыл разветвленные цепные химические реакции и построил в последующие годы общую теорию разветвленных, вырожденно-разветвленных и неразветвленных цепных реакций. Раскрыл химический механизм большого числа цепных и радиальных реакций, открыл цепные реакции с энергетическим разветвлением (1963).
Дважды лауреат Государственной премии СССР (1941, 1949), Нобелевской (1956) и Ленинской (1976) премий.В Российском государственном архиве в г. Самаре на постоянном хранении находятся заявочные материалы на изобретения Семенова Н.Н. (Ф. Р-1).
Перечень этих документов представлен базах данных «Выдающиеся деятели науки и техники» и «Патентный каталог».
Дополнительную информацию можно найти в материалах виртуальной выставки «Наши соотечественники – нобелевские лауреаты»; в библиографическом справочнике Гордость отечественной науки и техники XX века : биографический справочник / отв. сост. и ред. Т.Н. Фисюк. – Самара : Изд-во НТЦ, 2000.; в альманахе Люди пытливой мысли (по архивным документам) : историко-технический альманах / сост. : О.С. Максакова, Т.Н. Фисюк ; под ред. И.Н. Давыдовой, О.С. Максаковой, Л.Ю. Покровской. – Самара : Изд-во «НТЦ», 2006.
Подробнее с документами, базами данных и изданиями можно ознакомиться в читальном зале и СИФ архива по адресу: г. Самара, ул. Мичурина, д. 58.