Многогранное научное творчество и научные интересы Николая Ивановича охватывают ряд областей физической химии: катализ, газовую электрохимию и термодинамику. Химической кинетике, в широком смысле этого слова, и каталитическим явлениям, в особенности, принадлежит значительное место в его работах.

В 1924 г. Николай Иванович окончил химическое отделение Московского университета. Его учителями были выдающиеся ученые: Н. Д. Зелинский, И. А. Каблуков, Е. И. Шпитальский. Свою научную деятельность Николай Иванович начал под руководством Е. И. Шпитальского. В то время Е. И. Шпитальский разрабатывал свою известную теорию промежуточных продуктов в катализе.

Исследуя гомогенный катализ перекиси водорода молибдат-ионами, Н. И. Кобозев впервые выделил промежуточные продукты— пермолибдаты, изучил их физико-химические свойства и дал точную кинетическую схему реакции. Этот цикл работ привел к обобщенной кинетической схеме гомогенного распада перекиси водорода. Несомненный интерес представляет, что выявленные закономерности выполняются и при каталитическом распаде перекиси водорода естественным ферментом — каталазой. В дальнейшем Николай Иванович, изучая проблемы биокатализа, приходит к убеждению, что катализ в мертвой и живой природе составляет единую проблему.

В 1930 г. Николай Иванович был утвержден в звании доцента химического факультета МГУ и в это время приступил к организации лаборатории неорганического катализа; впоследствии на этой основе возникла лаборатория катализа и газовой электрохимии, возглавляемая им в настоящее время.

Наряду с проблемами гомогенного катализа, Н. И. Кобозев исследовал также явление водородного перенапряжения и совместно с Н. И. Некрасовым сформулировал адсорбционную теорию водородного перенапряжения, выдвинувшую энергию связи ме— н как определяющий  парамер. При разработке теории перенапряжения Н. И. Кобозев с В. В. Монблановой исследуют вопросы энергии связи при электродном катализе. Это, в известной мере, определило направление дальнейших теоретических исследованиях.

В 1935 г. Николай Иванович был утвежден в ученой степени доктора химических наук и ему было присвоено звание профессора.

В середине 30-х годов Н. И. Кобозев публикует ряд работ, посвященных элементарному механизму адсорбции, электрокаталитическому гидрированию и механизму действия промоторов в аммиачном катализе. Дальнейшее логическое развитие этих работ привело к созданию одного из важнейших обобщений в учении о современном гетерогенном катализе — теории активных ансамблей (1939 г.), которая впервые дала надежный метод определения состава активного центра гетерогенного катализатора для того или иного процесса. В послевоенные годы Н. И. Кобозев с большой группой сотрудников (Л. Л. Клячко-Гурвич, В. П. Лебедев, И. А. Зубович, Н. А. Решетовская, В. И. Шехобалова, А. Н. Мальцев, Т. А. Поспелова, А. А. Лопаткин, Ж. В. Стрельникова и др.) предпринял систематическое исследование состава активных центров для основных типов химических процессов.

Следует подчеркнуть, что исследованные в этих работах адсорбционные катализаторы являются не только лабораторной моделью, но, как показывает промышленная практика сегодняшнего дня, начинают широко внедряться в каталитическое производство (реформинг и платформинг углеводородов, синтез 0з и другие).

Опыт теории активных ансамблей был перенесен и в другие каталитические лаборатории Советского Союза, и в ее разработке приняли участие А. В. Фрост, Л. А. Николаев, Д. В. Сокольский со своими учениками и др. Накопление экспериментального материала вызвало дальнейшее совершенствование теории. Первым таким шагом явилось нахождение принципа соответствия между числом разрываемых и образующихся при элементарном акте катализа связей и составом активного центра. В дальнейшем это привело к исследованию вопроса об элементарном механизме катализа и его связи с активационными и термодинамическими параметрами каталитического процесса. В рамках теории активных ансамблей оказывается возможным количественно установить степень участия носителя в каталитическом акте. Экспериментальные материалы в этой области послужили основанием к теоретическому разбору всевозможных механизмов воздействия носителя на активность катализатора и привели к возникновению теории рекуперации энергии при гетерогенно-каталитических и ферментативных процессах (1958 г.).

Теория активных ансамблей дала возможность построить статистическую теорию отравления катализаторов, получившую дальнейшее развитие (В. П. Лебедев). Эта теория учитывает бесполезную затрату яда и дает экспоненциальную зависимость от количества яда, найденную экспериментально, но трудно понимаемую с других точек зрения. Теория активных ансамблей открыла также путь к количественному изучению физических свойств каталитически активной фазы катализатора — магнитных, оптических, люминесцентных и др. Магнитные исследования (В. Б. Евдокимов, В. Б. Голубев и другие) показали, что каталитически активное вещество, находящееся на поверхности носителя, обладает аномальными магнитными свойствами — повышенной магнитной восприимчивостью и аномальной температурной зависимостью намагниченности. Методом ЭПР было установлено затягивание электрона адсорбированной молекулы в носитель. Кроме магнитного метода, состояние адсорбированных молекул и атомов было исследовано (И. В. Крылова, М. Н. Данчевская) люминесцентным методом, и было установлено, что центры катализа и атомные центры свечения совпадают. В целом физические исследования катализаторов, выполненные в основном в 50-х— 60-х годах, подтвердили тезис об атомной природе каталитически активной фазы катализаторов.

Метод разведения слоев обнаружил интересные возможности также применительно к исследованию фотоактивных пигментов, в частности хлорофилла. Было показано (Л. И. Некрасов), что молекулярные адсорбционные слои хлорофилла обнаруживают повышенный парамагнетизм (в том числе сигнал ЭПР), люминесценцию и максимальное оптическое поглощение.

Работы Н. И. Кобозева в области химических реакций в электрических разрядах были начаты в 30-х годах. В это время был организован Институт азотной промышленности, в который Н. И. Кобозев был приглашен заведывать сектором катализа. К этому времени относится начало работ по газовой электрохимии и энергохимии. Посвящены они были изучению важнейших, в теоретическом и практическом отношениях, реакций — окислению азота, электрокрекингу метана до ацетилена и взрывной конверсии метана; позже к ним присоединилось изучение синтеза озона и перекиси водорода в разряде. В отличие от ранее выполнявшихся многочисленных исследований препаративного характера, работы Н. И. Кобозева и его сотрудников были направлены на выявление общих физико-химических закономерностей в газовых разрядах. Н. И. Кобозевым совместно с С. С. Васильевым и Е. Н. Ереминым были разработаны методы изучения кинетики реакций в разрядах, выведены основные кинетические уравнения и установлен фундаментальный параметр — «удельная энергия», определяющий химическое действие любого вида разряда. В это же время с теми же соавторами Н. И. Кобозевым была разработана «теория энергетического катализа», объясняющая механизм активации при реакциях в разряде, а также механизм действия активирующих реакцию добавок — паров ртути при электрокрекинге метана (Э. Е. Гальбрайх) и азота при синтезе озона.

Работы физико-химического плана позволили получить ряд результатов технологического значения — осуществлен в крупном модельном масштабе синтез концентрированной азотной кислоты, нитролеума и азотного ангидрида из воздуха и воды (Е. Н. Пицхелаури, А. Л. Шнеерсон). По инициативе Н. И. Кобозева была в 1943 г. осуществлена первая в Советском Союзе опытная установка по получению ацетилена из природного метана (Е. Н. Еремин). В конце 50-х годов была успешно испытана на Днепродзержинском азотнотуковом заводе установка по взрывной конверсии метана (Е. Н. Пицхелаури и Я. С. Казарновский).

В послевоенные годы Н. И. Кобозев уделял большое внимание исследованиям реакции электросинтеза озона в разряде, поставленных в лаборатории катализа и газовой электрохимии МГУ. Здесь, под руководством Ю. В. Филиппова, Ю. М.Емельяновым, В. П. Вендилло, В. Г. Самойловичем и другими были выполнены многочисленные исследования по теории действия озонаторов, кинетике и механизму образования озона. Эти работы нашли широкое практическое применение. Одновременно развивались исследования по синтезу перекиси водорода из водорода и кислорода (с Е. Н. Пицхелаури и И. А. Семиохиным), показавшие возможность промышленного развития этого метода при наличии дешевой электроэнергии. По предложению Н. И. Кобозева, электрический разряд был использован также для получения активных газов в плазме водорода, продуктов диссоциации воды и других. Дальнейшие исследования (совместно с Е. Н. Ереминым, Л. И. Некрасовым и II. II. Скороходовым) показали, что при действии атомного водорода па жидкий озон образуется надперекись водорода (НзО6), устойчивая при низких температурах. Продукты диссоциации водяного пара в разряде образуют при —196° С стекловидное вещество, при нагревании которого образуется концентрированная перекись водорода.

Под руководством Н. И. Кобозева выполнены исследования, в которых впервые осуществлено надежное лабораторное получение 100%-ного озона, изучены его адсорбционные и некоторые взрывные свойства (с Е. Н. Ереминым, Е. Н. Пицхелаури, В. П. Лебедевым и Б. В. Страховым) и открыт низкотемпературный (—196° С) каталитический процесс распада озона на благородных металлах (Г. И. Емельянова).

В последние годы Н. И. Кобозев участвует в руководстве исследовательскими работами, выполняемыми сотрудниками лаборатории для Саратовского завода синтетического спирта, на котором внедряется в промышленность метод получения ацетилена электрокрекингом природного метана.

К теоретическим проблемам, которые разрабатывались Н. И. Кобозевым, принадлежат работы по термодинамике, связанные главным образом с анализом и широким использованием понятия энтропии. Было показано, что стандартное изменение энтропии при химических реакциях пропорционально изменению числа молекул газообразных компонентов реакции. К этим же работам примыкает развитый (совместно с О. М. Полтораком) метод «комплексий», позволяющий оценить энтропию молекулярной системы, исходя из гораздо меньшего числа исходных данных, чем это необходимо при стандартном статистическом расчете.

В других работах Н. И. Кобозев, с общих позиций анализируя теорию «активного комплекса», показал, что повышенную энтропию активного комплекса нельзя объяснить чисто структурными особенностями переходного состояния и предложил теорию «опережающего комплекса», где необходимый дефицит покрывается за счет особых свойств временной координаты реакции.

За последнее время научная деятельность Н. И. Кобозева была особенно интенсивной: кроме собственных научных исследований по теории рекуперации, и скрытым параметрам в катализе, по проблеме упорядочения и неупорядочения энергии  кинетике биологического роста.

В 1948 г. Н. И. Кобозев применил общий аппарат термодинамики для анализа макроскопических систем и рассмотрел задачу о кинетике движения биологических объектов.

В это время он одновременно с К. Шенноном и независимо от него ввел понятие безразмерной энтропии. Позже эти представления были развиты и систематизированы в исследовании, посвященном термодинамике процессов информации и мышления. В целом эта теория была опубликована в виде монографии в 1971 г.

За всю свою научно-педагогическую деятельность Н. И. Кобозев объединил вокруг себя большую группу ученых, создав таким образом школу со своим оригинальным подходом в решении физико-химических задач самого различного направления. Его сотрудниками и учениками защищено 12 докторских и 50 кандидатских диссертаций, по инициативе и под руководством Николая Ивановича были проведены 1-я межвузовская конференция по катализу (1958 г.) и две конференции по озону (1960 и 1968 гг.).

За успешную подготовку научно-педагогических кадров Н. И. Кобозев в 1962 г. был награжден орденом «Знак Почета». Н. И. Кобозев является автором 400 научных трудов и докладов, им проведено редактирование широко известных книг по катализу и физической химии. Замечательной чертой Николая Ивановича Кобозева — выдающегося ученого — является его умение выдвигать теоретические и экспериментальные проблемы, имеющие фундаментальное значение для развития физической химии.

(см.Ж.физ.химии, т.35, №7,1654-1656; Вестник МГУ,сер.хим.,№4,1974.-с.506-508)