О.В. Струве, а позднее профессора астрономии Московского и Петербургского университетов Ф.А. Бредихин и С.П. Глазенап (уроженец Вышнего Волочка. — Авт.-сост.) с большим интересом отнеслись к астрономическим занятиям Маиевского. Струве предоставил ему возможность воспользоваться оборудованием Пулковской обсерватории. Вскоре в Первине была выстроена башня, в которой разместили пассажный инструмент и 6-дюймовый рефрактор, а для более точного и удобного измерения времени установили усовершенствованные часы. Вначале Маиевский занимался определением точного времени и изучением хода часов. Работа с маятниковыми часами привела его к постановке ряда опытов по температурной и барометрической компенсации маятника. Результаты этих исследований не были опубликованы, поскольку в одном немецком журнале тогда же была помещена статья аналогичного содержания. Однако Маиевский использовал результаты своих экспериментов при изготовлении маятников не только для Первина, но впоследствии и для Петербургского университета.
В 1880-х годах Маиевский занимался астрономией особенно много. Добившись достаточной точности в работе маятниковых часов, он приступил к наблюдениям за двойными звёздами, применив для этой цели 6-дюймовый рефрактор. О.В. Струве, посвятивший много работ двойным звёздам, высоко ценил полученные Маиевским результаты. Николай Владимирович всегда лично обрабатывал свои наблюдения и широко применял известные ему методы обработки опытных данных. Помогал Маиевскому в астрономических исследованиях и его земляк профессор Сергей Павлович Глазенап, в те годы ещё совсем молодой учёный. Он неоднократно бывал в Первине, где вместе с Маиевским проводил астрономические наблюдения. Маиевский же принимал горячее участие в создании обсерватории Петербургского университета, помогая Глазенапу в её оборудовании. Об этом свидетельствует письмо Глазенапа к Струве от 20 июля 1882 года. В нём Сергей Павлович писал, что получил согласие Маиевского на временную передачу пассажного инструмента обсерватории Петербургского университета. В 1870-х годах Маиевский приобрёл известность и среди астрономов. Струве поддерживал работы, проводимые в Первине, подчёркивая большую тщательность, с которой Маиевский делал свои наблюдения.
Связь с Петербургской Академией наук, установившаяся через посредство О.В. Струве, ещё более приблизила Маиевского к учёным кругам Академии наук. Николай Владимирович был уже хорошо известен физико-математическому отделению как автор выдающихся исследований в области внешней и внутренней баллистики. Несколько его работ были представлены отделению академиком П.Л. Чебышёвым.
24 октября 1878 года академики Н.Л. Чебышев, В.Я. Буняковский и О.В. Струве представили Н.В. Маиевского в члены-корреспонденты Петербургской Академии наук. В отзыве, подписанном тремя учёными, отдавалось должное выдающимся заслугам этого крупнейшего русского артиллериста: «Профессор Михайловской артиллерийской Академии, член Артиллерийского комитета генерал-лейтенант Николай Владимирович Маиевский давно приобрёл себе известность и у нас и за границею своими трудами по части баллистики. Введение нарезных орудий вместо гладкоствольных потребовало от артиллеристов решения новых и весьма трудных вопросов как относительно действия пороховых газов в канале орудия, так и относительно полёта снаряда в воздухе. То и другое было предметом глубоких исследований нашего учёного-артиллериста. Результаты этих исследований были опубликованы в различных периодических изданиях, и большая часть сих статей была переведена за границей. Кроме того, артиллерия ему обязана изданием «Курса внешней баллистики», столь же распространённого у нас, как и во Франции. На основании этого мы находим, что Н.В. Маиевский вполне достоин избрания в члены-корреспонденты нашей Академии по разряду математических наук».
7 ноября 1878 года состоялось заседание отделения, на котором генерал-лейтенант Н.В. Маиевский был избран членом-корреспондентом Академии наук шестнадцатью голосами против одного. 1 декабря результаты баллотировки были оглашены на общем собрании Академии. В последующие годы Маиевский деятельно участвовал в жизни физико-математического отделения. За эти годы Академии наук было представлено ещё несколько его исследований, впоследствии вышедших в свет в виде отдельных изданий или опубликованных в «Бюллетене» Академии.
Маиевский продолжат заниматься астрономией до последних дней своей жизни. Результаты своих наблюдений он сообщат Струве, который содействовал их опубликованию. Так, данные конца 1880-х годов были помещены в X томе «Пулковских наблюдений». Материалы же за 1891 год были доложены Маиевским Русскому астрономическому обществу на заседании 16 января 1892 года. Работа вошла в сборник, издаваемый Обществом. Со времени избрания в члены-корреспонденты Академии наук Маиевский неоднократно избирался членом Комитета Пулковской обсерватории.