Η έρευνα του Νικολάου επικεντρώνεται στη χημική σύνθεση, το μοριακό σχεδιασμό και τη μοριακή αναγνώριση, καθώς επίσης τις βιολογικές ενέργειες μορίων.
Nicolaou's research interests focus on chemical synthesis, molecular design and molecular recognition, and the biological actions of molecules.