С 1936 года Н. Н. Боголюбов – профессор Киевского университета. После этого – работа в Москве, Сарове (Арзамасе-16) и, наконец, в Дубне, где Николай Николаевич стоял у истоков создания Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ), составившего славу отечественной науки, и на протяжении 23 лет был его директором.