Достоинством подготовки инженеров-архитекторов в МВТУ было, однако, и хорошее художественное образование, о котором заботились ведущие профессора, в том числе Л. А. и В. А. Веснины, А. В. Кузнецов, Р. И. Клейн, Н. Б. Бакланов, К. И. Рончевский и другие.
Студенты МВТУ активно участвовали в обсуждении всех важнейших архитектурно-художественных проблем, в характерных для 1920-х гг. творческих дискуссиях, не замыкаясь в прагматических инженерно-технических вопросах. В своих воспоминаниях о времени учебы в начале 1920-х гг. И. С. Николаев воссоздает обстановку удивительно широких и разносторонних интересов студентов-архитекторов к искусству — новой поэзии, театру. Художественная атмосфера 1920-х гг., в которой жили студенты архитектурного отделения МВТУ, характеризовалась общим революционным творческим порывом, импульсом новаторства. Она сказалась на архитектурной ориентации студентов МВТУ, большинство из которых по окончании вуза были приглашены В. А. Весниным в его мастерскую и стали его учениками и последователями.
Особенностью первых послереволюционных лет было то, что в это время молодежь быстро взрослела. Ее привлекали к проектированию, строительству, к настоящей и часто вполне самостоятельной творческой работе. У Ивана Сергеевича такая самостоятельная работа началась при сооружении Всесоюзной сельскохозяйственной выставки 1923 г., явившейся первым построенным после революции крупным градостроительным комплексом и в истории советской архитектуры сыгравшей важную роль. Проектирование выставки привлекло молодежь. Работа И. С. Николаева на Сельскохозяйственной выставке явилась важным звеном его архитектурной подготовки, которую он сам называл впоследствии настоящей школой зодчества.
Полученные в МВТУ глубокие знания открыли перед И. С. Николаевым дорогу в аспирантуру, а профессора В. А. Веснин и А. В. Кузнецов пригласили его сразу же начать педагогическую работу в качестве их помощника на кафедре архитектурного проектирования. В те годы педагоги не только учили, но и много сами проектировали и строили, поэтому перед Иваном Сергеевичем открылись три взаимосвязанные дороги — в архитектурную практику, педагогику и науку. Этому широкому профилю И. С. Николаев остался верен на протяжении всей жизни и не без основания считал, что профессия архитектора требует универсальности, разносторонних знаний, без которых зодчий не может быть хорошим профессионалом.
Иван Сергеевич Николаев вместе с А. С. Фисенко, Г. М. Орловым, Е. М. Поповым, Б. В. Гладковым, В. Я. Мовчаном вошел в число тех, кто заложил основы советской промышленной архитектуры и последовательно отстаивал ее право на самостоятельное существование в числе других видов и жанров сложной архитектурной профессии. Он разработал и построил много оригинальных промышленных зданий п комплексов. В их числе крупнейшая в то время в Советском Союзе прядильная фабрика «Красная Талка» в Иванове (1927—1929 гг., в соавторстве с архитектором Б. В. Гладковым), текстильный комбинат в Кайсери (Турция, 1932—1936 гг.), лаборатория шерсти и хлопка Московского текстильного института, лаборатории ЦАГИ, а также проекты текстильных фабрик в Пскове, Орше, Касимове. Он осуществил архитектурную реконструкцию Волгоградского тракторного завода, создавал много других промышленных объектов. Но дело не только во внушительном перечне его работ, а в тех четко выраженных творческих принципах, которые он в них реализовал с последовательностью и убежденностью.
Попробуем в самом общем виде сформулировать эти принципы такими, как они сегодня нам представляются, и не только по высказываниям Ивана Сергеевича, но главным образом по тому, как они следуют из его творческой практики.
Фундаментом его творчества был высокий профессионализм. В это понятие Николаев вкладывал, прежде всего, комплексность в решении любой возникающей перед ним архитектурной задачи. Он понимал зодчество как сложное единство, глубоко чувствовал природу взаимозависимости всех граней архитектурного творчества, прекрасно владел как инженерными, так и художественными его аспектами, что составляет непременное условие архитектурного профессионализма. В проектах Ивана Сергеевича не было односторонности ни в те ранние годы, когда он увлекался конструктивизмом и был членом редколлегии прославленной «СА», ни позже, когда в совсем другую пору, в другом архитектурном ключе он проектировал и строил в Москве гостиницу «Варшава».