Имя Маиевского пользовалось большой популярностью и среди строевых артиллерийских офицеров, и среди слушателей Академии, и между учёными-артиллеристами, товарищами по Академии и Комитету.

Развитие внешней и внутренней баллистики потребовало в 1860-х годах пополнения преподавательского состава Академии молодыми специалистами. Именно тогда начался для Маиевского самый ответственный период его преподавательской деятельности — воспитание нового поколения учёных-артиллеристов. В 1860 году по окончании курса Академии репетитором был оставлен П.М. Альбицкий, а в 1861 году Л.Л. Кирпичёв. Оба они стали учениками Маиевского. В их лице он увидел способных артиллеристов, готовых с энтузиазмом заниматься вопросами, над которыми с увлечением работал сам.

В начале 1860-х годов многогранная деятельность Маиевского развернулась в полной мере. Преподавание баллистики в Академии он сочетал с публичными выступлениями среди строевых артиллерийских офицеров, работы над теоретическими вопросами — с практической деятельностью по проектированию нарезных орудий.

Артиллерийский комитет настойчиво занимался конструированием нарезных артиллерийских систем. Маиевский был одним из ведущих специалистов по проектированию и испытанию новой материальной части. 12-фунтовое орудие дальнего бросания, 6-дюймовая мортира, первое береговое нарезное орудие были сконструированы именно им, а 12- и 24 фунтовые пушки были переделаны в нарезные под его непосредственным руководством. Выдающиеся исследования и созданные им образцы артиллерийских систем выдвинули Маиевского в ряды крупнейших русских артиллеристов.

Несмотря на все трудности, с которыми столкнулся Комитет при изготовлении и испытании опытных образцов нарезных орудий, работы эти шли успешно. При этом относительно отпускаемых Комитету средств генерал А.В. Дядин писал: «Суммы, издержанные у нас, конечно, должны быть названы ничтожными, сравнительно с пожертвованиями, сделанными для сей же цели западными государствами».

Представляя Н.В. Маиевского к званию генерал-майора. Дядин писал 24 августа 1862 года, что Маиевский был душой всего сделанного в Комитете по введению на вооружение русской артиллерии нарезных артиллерийских систем.

О значении для развития артиллерийской науки теоретических исследований Маиевского Дядин писал: «Действительный член Артиллерийского комитета полковник Маиевский непрерывными своими трудами и целым рядом действий, ведущих непосредственно к величайшей пользе нашей артиллерии, поставил себя в совершенно исключительное, сравнительно с другими артиллерийскими офицерами, положение». На основании этого лестного, но справедливого отзыва Н.В. Маиевский в 1864 году был произведён в чин генерал-майора.

Наряду с многообразной работой по усовершенствованию отечественной артиллерии и интенсивной педагогической деятельностью в Михайловской артиллерийской академии Н.В. Маиевский настойчиво продолжал заниматься изучением движения вращающихся продолговатых снарядов в воздухе. Этот вопрос, возникший ещё в начале 1850-х годов, требовал скорейшего разрешения. Необходимо было найти законы движения оси снаряда и установить факторы, влияющие на правильность его полёта в воздухе.

Итогом первых исследований Маиевского в новой области баллистики явился труд «О влиянии вращательного движения на полёт продолговатых снарядов в воздухе» (1865), представленный физико-математическому отделению Петербургской Академии наук. Подвергнув критической оценке существовавшие ранее теоретические исследования и отметив непригодность некоторых популярных объяснений причин деривации снарядов, Маиевский первым подошёл к решению этого чрезвычайно сложного вопроса действительно научно. Для артиллерийской практики, боевого применения новой материальной части, проектирования более совершенных артиллерийских систем труд Маиевского имел исключительное значение: исследование разрешало множество сомнений, направляло развитие артиллерийской науки по правильному пути.

Одновременно с разработкой основ современной баллистики Маиевский заинтересовался и поведением вращающегося продолговатого снаряда при углублении его в твёрдые среды. Теоретическое исследование вопроса было затруднено почти полным отсутствием экспериментального материала, а математическая интерпретация задачи и её последующее решение были очень сложны. И всё же через год, в 1866 году, Маиевский публикует новый труд «О влиянии вращательного движения на углубление продолговатого снаряда в твердые среды». Это было оригинальное исследование, в котором поставленная задача решалась аналитически.

Обе работы Маиевского сразу же были переведены на французский язык и напечатаны в бельгийском «Журнале военной технологии». Труд «О влиянии вращательного движения на полёт продолговатых снарядов в воздухе» получил в Европе широкое распространение: он служил в качестве учебного пособия и лучших артиллерийских школах. Эти исследования Маиевского были по достоинству оценены и русскими учёными и артиллеристами. В 1867 году конференция Михайловской артиллерийской академии единогласно постановила присудить Маиевскому большую Михайловскую премию.

Работа «О влиянии вращательного движения на полёт продолговатых снарядов в воздухе» стала основным руководством при изучении новой области внешней баллистики в Академии. Только в 1870 году новое исследование Маиевского, две главы его выдающегося труда «Курс внешней баллистики», заменило работу 1865 года.

Приказом по артиллерии от 2 ноября 1867 года действительный член Технического комитета (как в конце 1860-х годов назывался Артиллерийский комитет) генерал-майор Н.В. Маиевский был назначен членом Конференции Михайловской артиллерийской академии. С этих пор он становится непременным участником всех заседаний Конференции, одним из её наиболее активных членов.

Тем временем в Артиллерийском комитете всё шире развёртывалась работа по проектированию новых образцов нарезных орудий. Чугунные и бронзовые нарезные системы обладали значительно меньшей начальной скоростью, чем гладкостенные того же калибра. Это было обусловлено большим весом продолговатых снарядов сравнительно со сферическими, поэтому во избежание чрезмерно высоких давлений приходилось уменьшать пороховой заряд. Улучшение баллистических качеств нарезных систем в 1860-х годах шло по пути упрочнения стволов и применения более эффективного призматического пороха. В результате в системах 1867 года удалось добиться повышения начальных скоростей нарезных орудий. Для изготовления новой материальной части артиллерии уже в 1860-х годах вставал вопрос о создании в России заводов, которые могли бы обеспечить армию новой военной техникой.

Во время Крымской войны 1853—1856 годов гладкостенные береговые орудия с малым весом снаряда оказались бессильными против судов, борта которых были обшиты железной бронёй. Задача создания мощной береговой артиллерии была важнейшей из тех, которые стояли перед Артиллерийским комитетом в 1860-х годах. Первых значительных успехов добился Обуховский завод (директор — вышневолоцкий дворянин, герой обороны Севастополя А.А. Колокольцов. — Авт.-сост.). Весной 1864 года им были отлиты стальные болванки для 4,9-фунтовых и 9-дюймового орудий, а в 1865—1866 годах испытаны первые опытные образцы артиллерийских систем, выпущенных заводом. Эти нарезные пушки, заряжавшиеся с дула, прекрасно выдержали все опытные стрельбы. Производство стальных орудий крупного калибра было налажено в 1872 году. Однако заказ на изготовление первых опытных образцов береговых пушек русское правительство передало немецкой фирме Круппа.

Маиевский, принимавший самое энергичное участие в попытках построить эти орудия на отечественных заводах, был командирован в Эссен, где должен был руководить всеми работами по проектированию и испытанию береговых систем. В 1863 году он разработал проект клинового затвора к 4-фунтовой нарезной пушке. Вместе с генералом Баранцовым ему удалось присутствовать на испытаниях 4-фунтовой заряжающейся с казённой части пушки завода Круппа. Опыты показали преимущества этих орудий перед заряжающимися с дула.