Н.С. Державин – ученый широких научных интересов, выходящих за рамки славяноведения. Он автор работ по языкознанию, литературоведению, фольклористике, истории, археологии, этнографии, мифологии, палеографии и пр. В первый период своей научной деятельности он изучал проблемы этнографии народов Кавказа, отличился в издании учебно-методических пособий по русскому языку и литературе, вопросам методики их преподавания. Накануне революции занимался комплексным изучением болгарского населения Юга России. В 1917 г. – начале 1930-х гг. разрабатывал проблемы советской высшей школы, русской литературы (статьи о творчестве Н.В. Гоголя, А.И. Герцена, М.Ю. Лермонтова, А.С. Пушкина, В.Г. Короленко), новой и новейшей истории Болгарии, Югославии, Чехословакии, Польши.
Послужной список Державина огромен. Учитель русского языка и литературы гимназий в Батуми и Тифлисе (1900–1907), приват-доцент (1912–1917), затем профессор кафедры славянской филологии в Петроградском университете и ЛГУ. В 1922–1925 гг. – ректор, в 1925–1928 гг. – декан факультета языковедения и материальной культуры, в 1925–1930 гг. – заведующий кафедрой славянской филологии ЛГУ, одновременно директор НИИ изучения языка и литературы Востока и Запада и ГИРК (1922–1933). Участник первого съезда славянских филологов в Праге (1929) и VМеждународного съезда историков в Варшаве (1933). В 1930–1937 гг. – заведующий кафедрой русского и славянского языкознания в ЛИФЛИ, одновременно (1931–1934) директор Института славяноведения АН СССР в Ленинграде.
На посту заместителя директора ГПБ Державин обосновывал необходимость организации отдела «Славика», где планировал и начал комплектование изданий на славянских языках. Он стал первым директором комплексного Института славяноведения в Ленинграде, труды которого впервые базировались на марксистской основе. После его закрытия по «делу славистов» славяноведение в СССР было почти ликвидировано. Как организатору науки Державину принадлежит большая заслуга в возрождении отечественного славяноведения. В конце 1930-х гг. он первым обратился с письмом лично к Сталину, партийно-государственному и академическому руководству, убеждая их в необходимости реанимировать науку, приобретающую особую актуальность в канун Второй мировой войны. Усилия академика и его коллег, историков-славистов, не пропали даром. В 1939 г. были организованы кафедра истории южных и западных славян в МГУ и Сектор славяноведения в Институте истории АН СССР. Планировалось открытие славистических центров филологического профиля.
По представлению академика Н.Я. Марра, был избран в 1931 г. действительным членом АН СССР. Член Президиума АН СССР (1942). Академик АПН (1944), почетный академик АН БССР (1947). Почетный доктор Софийского университета (1944), почетный академик Болгарской АН (1946). Лауреат Государственной премии СССР (1948).
В 1930–1940-е гг. Н.С. Державин одним из первых в СССР взялся за разработку проблем изучения новой и новейшей болгарской литературы (П. Хилендарский, С. Врачанский, Х. Ботев, И. Вазов, С. Михайловский, А. Константинов и др.), стремясь интерпретировать их творчество с социально-классовых позиций.
