Академик АМН СССР, доктор медицинских наук, профессор Н. А. Федоров в 1943 г. организовал в Московском стоматологическом институте кафедру патологической физиологии, которой руководил до 1975 г.
На кафедре проводились исследования по патофизиологии сердечно-сосудистой системы, изучению лечебного действия различных кровозаменителей в стоматологической практике. В начале 50-х годов при кафедре была создана первая в стране радиоизотопная лаборатория по экспериментальному изучению важнейших проблем стоматологии. Были широко развернуты радиоизотопные исследования по влиянию разнообразных эндогенных и экзогенных факторов на минеральный и белковый обмен в зубных и костных тканях. Основной задачей этих работ было экспериментально-теоретическое изучение этиологии и патогенеза кариеса зубов, пародонтоза и других стоматологических заболеваний. Изменения в зубочелюстном аппарате рассматривались с позиции патологии минеральных тканей организма в целом. На основании системного изучения минерализованных тканей при различных экспериментальных моделях заболеваний (кариес, пародонтоз, патология слюнных желез, эндокринопатия, лучевое воздействие, ожоговая травма и др.) была выдвинута концепция, согласно которой патология зубов и челюстей является проявлением общих изменений в костной системе. С помощью радиоизотопных методов были изучены основные закономерности посттравматической регенерации костной ткани (в том числе челюстей) при различной экспериментальной патологии.
Разработка кафедрой стоматологических проблем осуществлялась на основе сотрудничества с профильными кафедрами и при непосредственном их участии. Благодаря комплексным исследованиям и тесному контакту со стоматологами-клиницистами научная тематика кафедры в области экспериментально-теоретических проблем стоматологии стала ведущей в стране.
Н. А. Федоровым опубликовано свыше 150 научных работ, в том числе 11 монографий. Под его руководством защищено 10 докторских и 36 кандидатских диссертаций в области стоматологии. Н. А. Федоров награжден орденами и медалями Советского Союза. За исследования в области космической биологии Н. А. Федоров награжден медалью К. Э. Циолковского.