В связи с объединением геологических специальностей вузов в 1930 г. Н.А. Елисеев был переведен на кафедру петрографии Ленинградского горного института, которую в то время возглавлял проф. А.Н. Заварицкий. С 1930-1937 гг. Н.А. – доцент, 1938-1947 гг. – профессор, а 1945-1947 гг. – заведующий кафедрой петрографии Ленинградского горного института. Влияние физико-химических идей А.Н. Заварицкого имело важное значение для дальнейшей деятельности ученого.
Среди переведенных из Университета в Горный институт - выпускники ЛГИ 1931 г. Л.Я. Харитонов, 1932 г. – Г.М. Саранчина, Е.Н. Володин, И.П. и А.П. Никольские и др.
С 1925 г. Н.А. Елисеев включился в экспедиционные исследования Геологического комитета. С 1925-1929 гг. он – научный сотрудник, 1929-1931 гг. геолог, с 1931 г. старший геолог Геолкома (с 1931 г. – Центрального научно-исследовательского геологоразведочного института). Это период интенсивного изучения геологии и месторождений Хибинских и Ловозерских тундр.
Война застала Н.А. в Ленинграде. Осень и зиму 1941 г. он продолжал чтение лекций в Горном институте, принимал активное участие в строительстве оборонительных сооружений, дежурил на постах МПВО, в апреле 1942 г. вместе с ЛГИ эвакуировался в г. Пятигорск. Здесь, будучи назначен заведующим кафедрой петрографии, он продолжал занятия со студентами вплоть до оккупации города немцами в августе 1942 г. После освобождения города в январе 1943 г. Н.А. участвовал в работе комиссии по расследованию фашистских злодеяний, а к осени с группой преподавателей ЛГИ выехал в Черемхово Иркутской обл. Находясь в эвакуации в Сибири, Н.А. Елисеев получил возможность вернуться к геологическим исследованиям.