Он был первым, кто занял пост президента в Академии Медицинских Наук Советского Союза в 1944 г. Н. Н. Бурденко был исключен из Томского медицинского университета за участие в революционном кружке, но это не помешало ему во время русско-японской войны работать помощником врача в отряде Красного Креста.

В 1905 г. Бурденко успешно сдает экзамен на звание врача, в 1910 г. он защищает диссертацию.
Во время первой мировой войны работает фронтовым хирургом в действующей армии.
В 1918 г. Бурденко начинает активно помогает молодому правительству Советов налаживать медицинское обслуживание в стране.

В 1934 г. с его помощью в России появляется первый институт нейрохирургии, которому после смерти врача будет присвоено его имя.

Огромный вклад в организацию и усовершенствование хирургической помощи внес Николай Нилович Бурденко в период Великой Отечественной войны. Он был назначен главным хирургом Советской Армии и постоянно выезжал на линию фронта.
За это время он разработал учение о ранах, детально изучил травматический шок и внес коррективы в лечение энцефалитов и абсцессов мозга в полевых условиях.

После перенесенного на фронте инсульта был эвакуирован в тыл, где продолжал активно заниматься научной деятельностью.

Его перу принадлежат свыше 300 медицинских статей, в том числе: "Опыт обследования ам-путантов", "Ампутация как нейрохирургическая операция" и др.