Н.Д. Андреев являлся специалистом по английскому языку, структурной и прикладной лингвистике, теории языкознания. Докторскую диссертацию защитил в 1967 году по специальности "структурная и прикладная лингвистика". Н.Д. Андреев руководил разработками и проводил исследования по проблемам структурно-вероятностного анализа, разрабатывал методы проведения исследования в области структурно-вероятностного анализа, сравнительно-исторической лингвистики.

Н.Д. Андреев являлся председателем редколлегии научного издания ЛО ИЯ "Лингвистические исследования", ряда зарубежных изданий, членом ряда международных научных обществ.