Estudió en la Universidad Técnica Estatal Bauman de Moscú, donde se tituló en 1925. Amplió su formación en los talleres de Víktor Vesnín y Aleksandr Kuznetsov. Con este último colaboró en los proyectos del Instituto Central de Aero e Hidrodinámica (TsAGI) y el Instituto del Textil de Moscú (MTE). Colaboró con Anatoli Fisenko en las fábricas de lino de Kasímov, Pskov y Orsha (1927-1929), y con Borís Gladkov en las hilaturas Krásnaia-Talka en Ivánovo-Voznesensk.[1] También con Fisenko elaboró el Instituto Electrotécnico de Moscú (1927-1929), obra que fue escogida por Henry-Russell Hitchcock y Philip Johnson para la exposición Modern Architecture - International Exhibition que se celebró en el Museum of Modern Art (MoMA) de Nueva York en 1932.[2] Su obra más lograda de este primer período fue la Casa-comuna de los estudiantes de Moscú (actualmente del Instituto Textil, 1929-1930), de influencia lecorbusieriana, una de las obras maestras de la arquitectura constructivista.[3]
Fue miembro de la Unión de Arquitectos Contemporáneos (OSA en sus siglas en ruso), una asociación de vanguardia arquitectónica activa entre 1925 y 1932 vinculada al constructivismo, que tenía como objetivo aunar vanguardia artística y política y crear un arte productivo y utilitario.[4]
Tras la purga del vanguardismo arquitectónico acometida por la dictadura estalinista en los años 1930, que favoreció como estilo constructivo el realismo socialista, Nikoláyev se dedicó por unos años a la arquitectura industrial, más funcional y menos sometida a los postulados historicistas de la corriente oficial. Construyó entonces dos fábricas en Turquía, en Kayseri y Nasili. Una de sus últimas obras fue el Hotel Varsovia en la plaza Oktiábrskaia de Moscú, en los años 1960.[5]
En sus últimos años se dedicó especialmente a la docencia y la investigación. Enseñó en la Universidad Técnica Estatal Bauman de Moscú y en el Instituto de Arquitectura de Moscú (MARKHI o MARJI), del que fue rector entre 1958 y 1970. Investigó sobre construcciones antiguas, especialmente acueductos, así como arquitectura industrial contemporánea, sobre la que publicó Fábrica y ciudad en 1937. Tras su fallecimiento se publicó Profesión arquitecto (1984).[5]