Przez pierwsze 4 lata pobytu w Stanach Zjednoczonych pracował jako asystent C.P. Steinmetza w firmie General Electric Company w Schenectady w stanie Nowy Jork pracując prawdopodobnie nad problemami sterowania statkami. W latach 1922–1923 prowadził prace zlecone przez biuro konstrukcyjne Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych na USS New Mexico, której efektem była matematyczna analiza sterowania statkiem z wykorzystaniem regulacji PID. Dziś analiza ta uznawana jest za równie pionierską i fundamentalną dla teorii sterowania co prace np. Jamesa Clerka Maxwella, Edwarda Johna Routha czy Adolfa Hurwitza. Jego dokonania były szerzej nieznane do 1937 roku kiedy to ukazała się seria jego artykułów w czasopiśmie The Engineer.
W latach 1924–1934 Nicolas Minorsky był profesorem elektroniki i fizyki stosowanej na University of Pennsylvania, następnie pracował dla laboratoriów badawczych marynarki amerykańskiej głównie nad problemami stabilizacji statków. Od 1946 roku pracował na wydziale inżynierii mechanicznej na Stanford University, gdzie kontynuował poprzednie prace i zajmował się również mechaniką nieliniową, do czasu przejścia na emeryturę w 1950 roku, kiedy to zdecydował się przeprowadzić do południowej Francji i zamieszkał u podnóża Pirenejów. Pozostawał jednak aktywny współpracując z biurem badawczym marynarki amerykańskiej.