Il dispute avec ces deux équipes un total de 348 matchs au sein des championnats soviétiques, inscrivant 26 buts. Il remporte le titre de champion d'URSS en 1984 avec le Zénith[1].
Nikolaï Larionov reçoit 19 sélections en équipe d'URSS entre 1983 et 1986, inscrivant deux buts[1].
Il joue son premier match en équipe nationale le , en amical contre la France (match nul 1-1 à Paris)[3].
Il inscrit son premier but avec l'URSS le , contre le Portugal. Ce match remporté 5-0 à Moscou rentre dans le cadre des éliminatoires de l'Euro 1984. Par la suite, le , il marque un but contre la Yougoslavie, avec pour résultat une défaite 1-2 dans la ville indienne de Kochi[3].
Nikolaï Larionov dispute ensuite trois matchs rentrant dans le cadre des éliminatoires du mondial 1986, avec pour résultats un nul et deux victoires[4].
Il figure dans le groupe des sélectionnés lors de la Coupe du monde de 1986. Lors du mondial organisé au Mexique, il joue deux matchs : contre la Hongrie (large victoire 6-0), et la France (match nul 1-1)[4].