Лауреат Государственной премии СССР, доктор медицинских наук, профессор Н. М. Михельсон с 1936 по 1948 год был заместителем директора МОИТОП по научной работе, с 1948 по 1962 год заведовал кафедрой челюстно-лицевой хирургии ЦОЛИУ врачей.
В докторской диссертации и монографии «Применение трупного хряща в клинике « (1946) Н. М. Михельсон обобщил опыт использования трупного хряща для свободной пересадки, тем самым хирурги получили для замещения дефектов твердых тканей доступный материал, легко поддающийся обработке. Разработка методов пластической хирургии челюстно-лицевой области была особенно актуальной в послевоенные годы, так как много раненых нуждались в сложных восстановительных операциях на лице. Большой опыт, накопленный в клинике, был обобщен Н. М. Михельсоном и А. Э. Рауэром в руководстве «Пластические операции на лице», вышедшем в двух изданиях (1943, 1946). За эту книгу, содержащую результаты научных исследований и описание новых, оригинальных методов хирургических операций, получивших широкое применение в практике, в 1946 г. авторам была присуждена Государственная премия СССР.
Н. М. Михельсон предложил смелые и оригинальные способы операции. Он впервые произвел операцию восстановления языка после ранения его с полным отрывом, применив, филатовский стебель. При этом удалось восстановить не только величину и форму языка, но и его функцию. Применению филатовского стебля посвящена книга, написанная Н. М. Михельсоном с М. П. Шефтелем (1951). Н. М. Михельсон предложил миопластику поврежденной губы путем пересадки части мышцы другой губы, способы восстановления ушных раковин, века и глазного ложа. Последнее предложение опубликовано в небольшой книге, написанной в соавторстве с офтальмологом С. Д. Свердловым в 1946 г. Н. М. Михельсон подчеркивал большую роль стоматологов в хирургических операциях на лице, в том числе при злокачественных опухолях челюстно-лицевой области. Написанная им совместно с Л. О. Варшавским книга «Дифференциальная диагностика злокачественных опухолей челюстей» (1954) была одной из первых публикаций на эту тему, которая не утратила своего значения поныне. Не утратила актуальности и монография «Повреждения лица и челюстей и их лечение» (1956) и ряд статей на эту тему, в которых рассматриваются вопросы лечения гранулирующих ран, первичной кожной пластики, свободной пересадки кожных лоскутов, способы питания больных и уход за полостью рта в послеоперационном периоде.
Опыт показывает, что больные с травматическими дефектами челюстно-лицевой области страдают от нарушения (речи, жевания и др.), концентрируют особое внимание на эстетической стороне. Больные раздражительны, У некоторых из них отмечается своеобразная психопатизация личности. Н. М. Михельсон отмечал, что «даже маловидный для постороннего глаза рубец часто служит предметом внимания и тревоги для больного. Последний часто придает большое значение наружному виду самого рубца, чем тем подчас тяжелым нарушениям функции какого-либо органа, которые вызваны данным рубцом» (1957). Н. М. Михельсон рассматривал пластику кожного покрова лица как срочную операцию, выполнение которой необходимо уже при первичной хирургической обработке раны.
Н. М. Михельсон – автор более 100 научных работ, автор и соавтор 9 монографий. Под его руководством защищены 4 докторские и 10 кандидатских диссертаций. Н. М. Михельсон награжден орденами и медалями Советского Союза.
ветского Союза.