Среди важнейших научных достижений — критическая переработка систематики семейства Злаки (Poaceae), исследование проблем происхождения этого таксона и его дальнейшей эволюции[1].
Автор монографии «Злаки СССР». Был одним из лучших знатоков флоры Северо-Запада России. Автор «Определителя сосудистых растений Северо-Западной России».
Скончался 19 июля 2015 года после тяжёлой непродолжительной болезни. Похоронен на Южном кладбище Санкт-Петербурга[2].
Цвелёв Н. Н. О роде Colpodium Trin // Новости систематики высших растений. — 1964. — Т. I. — С. 5—19.
Цвелёв Н. Н., Болховских З. В. О роде цингерия (Zingeria P. Smirn.) и близких ему родах семейства злаков (Gramineae) (карио-систематическое исследование) // Ботанический журнал. — 1965. — Т. L. № 9. — С. 1317—1320.
Цвелёв Н. Н. Заметки о злаках флоры СССР, 4 // Новости систематики высших растений. — М.—Л., 1966. — С. 15—33.
Цвелёв Н. Н. О происхождении арктических злаков (Poaceae) // Ботанический журнал. 1967. Т. 54. № 3. С. 361—373.
Цвелёв Н. Н. Система злаков (Poaceae) флоры СССР // Ботанический журнал. 1968. Т. 53. № 3. С. 301—312.
Цвелёв Н. Н. Некоторые вопросы эволюции злаков (Poaceae) // Ботанический журнал. 1969. Т. 54. № 3. С. 361.
Цвелёв Н. Н. Заметки о злаках флоры СССР, 6 // Новости систематики высших растений. 1971. Т. 8. С. 57—83.
Цвелёв Н. Н. О значении гибридизационных процессов в эволюции злаков (Poaceae). История флоры и растительности Евразии. Л. 1972. С. 5—16.
Цвелёв Н. Н. Poa × schischkinii Tzvelev // Новости систематики высших растений. 1974. Т. 11. С. 32. pro sp.
Цвелёв Н. Н., Жукова П. Г. О наименьшем основном числе хромосом (х) в семействе злаков (Poaceae) // Ботанический журнал. 1974. Т. 59. С. 2.
Цвелёв Н. Н. О возможности деспециализации путём гибридогенеза на примере эволюции трибы Triticeae семейства злаков (Poaceae) // Журн. общ. биологии. 1975. Т. 36. № 1. С. 90—99.
Цвелёв Н. Н. О происхождении и основных направлениях эволюции злаков (Poaceae) // Проблемы эволюции. Новосибирск, 4. 1975. С. 107—117.
Цвелёв Н. Н.Злаки СССР — Л.: Наука, 1976. — 788 с.
Цвелёв Н. Н. О происхождении арктических злаков (Poaceae) // Ботанический журнал. 1976. Т. 61. № 10. С. 1354—1363.
Цвелёв Н. Н.Система злаков (Poaceae) и их эволюция : Доложено на тридцать седьмом ежегод. Комаров. чтении 11 февраля 1985 г. / Отв. ред. акад. А. Л. Тахтаджян. — Л.: Наука, Ленингр. отд-ние, 1987. — 75 с. — (Комаровские чтения, XXXVII).
Цвелёв Н. Н. Проблемы теоретической морфологии и эволюции высших растений: Сборник избранных трудов / Под ред. Д. В. Гельтмана. — М.; СПб.: Товарищество научных изданий КМК, 2005. — 407 с. — 800 экз. — ISBN 5-87317-205-6.
Егорова Т. В., Цвелёв Н. Н. Систематика растений : Учеб. пособие для студентов специальности 31.12. СПб.: С.-Петерб. лесотехн. акад., 1996.
Tzvelev, N. N. 1973: Conspectus specierum tribus Triticeae Dum. familiae Poaceae in Flora URSS. // Novosti sistematiki vysshikh rastenij, 10: 19—59.
Tzvelev N. N. 1983 Grasses of the Soviet Union. Amerind, New Delhi, India
Tzvelev N. N. 1989 The system of grasses (Poaceae) and their evolution. // Botanical Review, 55: 141—204
Flora of Russia, Volume 8 Series: FLORA OF RUSSIA 8 The European Part and Bordering Regions by N Tzvelev (ed.) ISBN 90-5410-758-8, Flora Evropeiskoi Chasti SSR. 684 pages
Все публикации Н. Н. Цвелёва с количеством цитирований в мировой научной литературе приведены на его личной страничке в GoogleScholar.