В 1896 г. он поступил на математическое отделение физико-математического факультета Московского университета. Проучившись на этом отделении год и пополнив свою математическую подготовку, он перешел на естественное отделение этого факультета и увлеченно отдался изучению химии. Уже со второго курса под руководством профессора Н.Д. Зелинского Наметкин выполнил первые экспериментальные работы: получение чистого циклогексана, синтез третичного метилциклопентана и др. В 1902 г. он сдал государственные экзамены, защитил диплом на тему: «Углеводороды кавказской нефти, их свойства и химические реакции» и получил свидетельство об окончании с дипломом 1 степени. По представлению Н.Д. Зелинского, он был оставлен с 1 января 1903 г. при Московском университете для подготовки к профессорскому званию. В 1905 г. Наметкин был выбран сверхштатным лаборантом и стал руководить занятиями студентов-естественников по качественному анализу и органической химии. Однако научная деятельность интересовала его гораздо больше. После внезапной смерти выдающегося химика М.И. Коновалова, выполнявшего ряд замечательных работ по нитрованию предельных углеводородов действием на них азотной кислоты, Наметкин решил продолжить эти работы. Всесторонняя экспериментальная проверка позволила подтвердить предложенную им полную общую схему механизма нитрующего и окисляющего действия азотной кислоты на предельные углеводороды. Она получила признание как одно из крупнейших обобщений органической химии. Ряд новых фундаментальных положений Наметкин изложил в магистерской диссертации «К вопросу о действии азотной кислоты на углеводороды предельного характера».
В 1908 г. он получил кратковременную заграничную командировку в Германию, Францию и Англию для ознакомления с постановкой преподавания и научно-исследовательских работ за рубежом, что помогло ему значительно расширить научный кругозор. В серии работ 1912–1916 гг., объединенных в докторской диссертации «Исследования из области бициклических соединений», реакция нитрования имела прикладное значение и была успешно использована как средство более глубокого изучения строения и свойств бициклических углеводородов предельного характера. Наметкиным был осуществлен интересный и исключительно важный с точки зрения изучения бициклических соединений замкнутый цикл превращений бициклических кетонов: кетон – углеводород – нитросоединение – кетон. На протяжении 40 лет научной деятельности Наметкин неоднократно возвращался к исследованиям бициклических предельных углеводородов и их производных. Эти работы принесли ему мировую славу.
Другим важным направлением его деятельности были исследования в области терпенов и камфары. Особое место среди трудов ученого в области гомологов камфары занимают исследования, приведшие к открытию камфенной перегруппировки II рода, получившей его имя, в отличие от перегруппировки Iрода Вагнера. Перегруппировка Наметкина сыграла выдающуюся роль в химии камфары: с ее помощью удалось объяснить ряд сложнейших превращений в этой труднейшей области органической химии.
