Николай стал обучаться в вечерней профшколе, готовясь к поступлению в политехнический вуз. Одновременно с этим он пошёл работать на Ирпенский кирпичный завод. Но перед поступлением Николай вдруг передумал и в возрасте 19 лет поступил в Киевский художественный институт. Николай тогда серьёзно увлёкся фотографией, а затем и кинематографом. Это и повлияло на его выбор. В 1929 году Николай Носов перевёлся в Московский институт кинематографии. В 1932 году он окончил его и до 1951 года работал постановщиком и режиссёром мультипликационных, научных и учебных фильмов.

Первый рассказ Носова был опубликован в 1938 году, назывался он «Затейники». Потом были опубликованы другие рассказы: «Живая шляпа», «Огурцы», «Чудесные брюки», «Мишкина каша», «Огородники», «Фантазёры» и др. Печатались они в основном в журнале для детей «Мурзилка».А первый сборник Носова «Тук-тук-тук» был издан в 1945 году.

Автобиографические произведения писателя — это «Повесть о моём друге Игоре» (1971–1972 гг.), написанная в форме дневниковых записей из жизни дедушки и внука (1-я ч. — «Между годом и двумя», 2-я ч. — «От двух до двух с половиной лет» и т. д.) и художественно-мемуарная повесть «Тайна на дне колодца» (1977 г.), вышедшая уже после смерти писателя; два её первоначальных варианта — «Повесть о детстве» и «Всё впереди» — изданы в 1976 году.

Умер Николай Носов в Москве 26 июля 1976 года. Похоронен на Кунцевском кладбище в Москве.