По возвращении из Германии с 1903 г. поселяется в Киеве. К 1904 году Петров уже член-корреспондент Фотографического общества в Карлсруэ и действительный член Киевского фотографического общества «Дагерр», на одном из заседаний которого делает сообщение «Об озотипии» с демонстрацией своих работ, выполненных этим способом. С 1906 года Петров избирается председателем V (светописного) отдела Киевского отделения Императорского Русского технического общества (ИРТО), председателем Общества «Дагерр» (1906-1911), работает преподавателем фотографии в Киевском Политехническом институте Императора Алекандра II. В 1900-х годах мнение Николая Петрова о творчестве того или иного автора, о выставке, издании было очень весомым. В журнале «Вестник фотографии» он обращается с открытым письмом «К русским фотографическим обществам» с идеей организации «круговых» фотографических выставок (в 1908 г. ). Его избирают председателем 2-го Съезда русских деятелей по фотографическому делу, проходившему в Киеве в 1908 году. Наряду с активной педагогической и общественной деятельностью Петров продолжает с большим успехом участвовать в фотографических выставках – в Санкт-Петербурге и Киеве в 1905 г., в Москве и Саратове в 1908 г., в Дрездене (Германия) и Казани в 1909 г., в Риге и Будапеште (Австро-Венгрия) в 1910 г.
За успехи в области художественной, точнее – в пикториальной и цветной, фотографии Одесское художественно-фотографическое, Одесское фотографическое, РФО в Москве и Иркутское фотографические общества избирают Н. Петрова почётным членом своих обществ. Соредактор и заведующий художественным отделом журнала «Вестник фотографии» в 1912-1915 гг. С 1914 года входил в группу «Молодое искусство», руководимую А. Трапани. В предреволюционные годы Петров публикует в российских и зарубежных изданиях ряд больших статей по вопросам фотографического искусства и художественной фотографии. Статьи базируются на его усовершенствованиях в области методов печати (озомбром, гумми, многоцветная комбинационная печать при помощи озоброма), тонирования снимков. Продолжает участвовать в выставках.
После 1917 г. успешно преподаёт фотографию в вузах Киева – Политехническом институте (до 1920 г. ), Фотографическом институте имени Октябрьской революции (с 1920 г. ), в Киноинституте (с 1930 г. ), получает учёное звание профессор, опубликовал более 40 работ на европейских языках. После 1936 года Петров неизлечимо болен – его разбил паралич.
