Основная область исследований – химия природных веществ и биологически активных соединений. Синтезировал и установил строение (совместно с А.Е. Чичибабиным) пилопоновой кислоты. Синтезировал (совместно с А.Е. Чичибабиным) пилокарпин и изопилокарпин, усовершенствовал реакцию получения пилокарпиновых производных. Выполнил ряд классических синтезов важнейших природных веществ, в частности алкалоидов (тубокурарина, тропина, цинхонамина и др.), витаминов и кофакторов (А, В1, В2, В6, РР, В15), а также липидов.
Один из организаторов витаминной промышленности в СССР. Создал научные основы производства в крупных масштабах витаминов А, В1, В2, Е, С и др. Исследовал биологически активные липиды и хромопротеиды. Осуществил синтезы ряда насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, входящих в качестве структурных элементов в природные масла.
Государственная премия СССР (1952).
В Российском государственном архиве в г. Самаре на постоянном хранении находятся заявочные материалы на изобретения Преображенского Н.А. (Ф. Р-1).
Перечень этих документов представлен в базах данных «Выдающиеся деятели науки и техники» и «Патентный каталог». Дополнительную информацию можно найти в справочнике «Гордость отечественной науки и техники XX века» : биографический справочник / отв. сост. и ред. Т.Н. Фисюк. – Самара : Изд-во НТЦ, 2000. Подробнее с документами, базами данных и изданиями можно ознакомиться в читальном зале и СИФ архива по адресу: г. Самара, ул. Мичурина, д. 58