В Париже он познакомился с видными учеными К. Резалем, П. Леви, Ж. Дарбу и тогда еще молодым математиком Анри Пуанкаре, ставшим впоследствии знаменитым.
В 1882 году Н. Е. Жуковский защитил диссертацию на степень доктора прикладной математики, представив работу «О прочности движения».
С 1886 года он — профессор Московского университета по кафедре механики, а с 1887 года занимает одновременно должность профессора по кафедре аналитической механики в Московском высшем техническом училище. С этими двумя крупнейшими высшими учебными заведениями нашей страны была тесно связана вся дальнейшая педагогическая и научная деятельность Н. Е. Жуковского. Здесь он развернул экспериментальную работу, собрал вокруг себя большой коллектив учеников и последователей. Спокойный, ровный характер Николая Егоровича, его мягкость и добродушие привлекали к нему всех окружающих. Он умел объединить в общей работе людей разных темпераментов, различного таланта и способностей. Непрерывно занятый научной работой, он создавал вокруг себя атмосферу напряженного труда и здорового оптимизма.
>«Человек не имеет крыльев и по отношению веса своего тела к весу мускулов в 72 раза слабее птицы… Но я думаю, что он полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума».
>Эти слова сказаны были в 1898 году Николаем Егоровичем Жуковским. Прошло немного времени, и сила разума человека подняла его высоко в небо, и он так же безраздельно господствует теперь в воздухе, как и на земле. Оправдались пророческие слова ученого, «отца русской авиации».
При рассмотрении научного наследия Н. Е. Жуковского поражает необыкновенное разнообразие тем. Здесь и исследование хвостов комет, и общая теория устойчивости движения, и теория регулирования машин, и распределение давления на нарезках винта и гайки, и прочность велосипедного колеса, и множество других вопросов.
Однако особенно настойчиво проводились им изыскания в областях гидромеханики и аэромеханики. Аэромеханику Николай Егорович основал как самостоятельную науку.
Выдающимся сочинением по гидромеханике была работа “О движении твердого тела, имеющего полости, наполненные капельной жидкостью», удостоенная Московским университетом премии.
Профессор Ф. А. Слудский в отзыве на эту работу писал: "Если бы сочинение Н. Е. Жуковского состояло только из шести последних страниц, то и тогда оно было бы вполне достойно премии».
В 1897–1898 годах Н. Е. Жуковский был привлечен к работам по постройке нового московского водопровода, где на него было возложено руководство опытами по испытанию прочности водопроводных труб.