Один из ведущих дерматовенерологов России, доктор медицинских наук профессор.
С 1924 г. Н. С. Смелов работал в Центральном научно-исследовательском кожно-венерологическом институте в начале ассистентом, затем старшим научным сотрудником, заведующим отделом сифилидологии, а с 1953 г. возглавлял отдел дерматологии института.
В 1935 г. Николаю Сергеевичу была присвоена ученая степень кандидата медицинских наук, а в 1936 г. он был утвержден в ученом звании доцента. В 1940 г. он успешно защитил докторскую диссертацию на тему "Осарсол в эксперименте и клинике сифилиса" и был утвержден в ученом звании профессора.
В своей научной деятельности Н. С. Смелов развивал прогрессивные идеи основоположников отечественной дерматовенерологии. Им были разработаны вопросы экспериментального и клинического изучения активности различных противосифилитических средств. Итогом этих исследований была монография "Осарсол в терапии сифилиса".
После всестороннего изучения отечественных висмутовых препаратов проф. Н. С. Смелов написал монографию "Лечение сифилиса висмутом". Впервые в отечественной литературе им опубликованы рентгенологические исследования висмутовых депо. Вторым важным разделом деятельности Николая Сергеевича было изучение кожного туберкулеза, высокую оценку получило его руководство для врачей "Туберкулезные заболевания кожи". Дальнейшая деятельность Н. С. Смелова и его сотрудников была посвящена изучению клиники, патогенеза и терапии кожных заболеваний. Одной из первых в этом разделе была работа по лечению пиодермии стафилоанатоксином.
Много исследований посвящено им применению антибиотиков в дерматологии.
Проф. Н. С. Смеловым впервые в отечественной литературе выделены и описаны первичные ретикулезы кожи. В руководимой им клинике в течение ряда лет углубленно изучались вопросы клиники, диагностики, патогенеза и лечения гемодермий. Разработан метод комбинированного лечения цитостатическими и кортикостероидными препаратами больных с этими тяжелыми заболеваниями. Изучение патогенетических механизмов аллергических дерматозов проводилось используя новые методы лечения этих заболеваний медикаментозным сном, электросном, аминазином и другими препаратами с учетом функциональных нарушений нервной системы на ее различных уровнях.
Н. С. Смелов — автор более 200 научных работ, в том числе 2 монографий, глав в руководствах по кожным болезням, статей в БМЭ.
Большое внимание Николай Сергеевич уделял подготовке научных кадров. Под его руководством защищено 10 докторских и 17 кандидатских диссертаций Плодотворную научно-исследовательскую и педагогическую работу Николай Сергеевич успешно сочетал с большой общественной деятельностью. В течение 10 лет он был председателем Всероссийского общества дерматовенерологов. С 1967 г. он возглавлял крупнейшее в стране Московское общество дерматовенерологов. Н. С. Смелов был членом президиума правления Всесоюзного общества дерматовенерологов, членом ученых комиссий по борьбе с кожными и венерическими болезнями Министерства здравоохранения СССР и РСФСР, членом Фармакологического комитета, комитета по антибиотикам Министерства здравоохранения СССР, членом редакционной коллегии журнала "Вестник дерматологии и венерологии", членом редакционного совета журнала "Антибиотики". Проф. Н. С. Смелов избирался почетным членом ряда научных дерматовенерологических обществ в нашей стране и за рубежом — в Монголии, Румынии, Австрии, Югославии, Индии, Франции. За многолетнюю плодотворную научно-педагогическую и общественную деятельность проф. Н. С. Смелов награжден орденом Ленина, медалями, значком "Отличник здравоохранения".