С 1913 года Николай Стоянов преподавал в Софийском университете, с 1923 года был профессором прикладной ботаники, в 1936 году стал профессором систематической ботаники и географии растений, а также заведующим кафедры. С 1947 года Николай Андреев Стоянов возглавлял Ботанические сад и институт Болгарской академии наук в Софии. В 1956—1959 годах он был главным учёным секретарём БАН.
Стоянов занимался изучением систематики и морфологии растений, а также вопросам акклиматизации растений, геоботаники и истории растительного покрова. Вместе с Борисом Стефановым он был автором четырёх изданий «Флоры Болгарии».
