Ο Νικόλαος Μουσιόπουλος είναι από το 1989 Καθηγητής του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών του Αριστοτέλειου Πανεπιστήμιου Θεσσαλονίκης και Διευθυντής του εκεί Εργαστηρίου Μηχανικής της Αειφορίας. Είναι επίσης Επίτιμος Καθηγητής στην Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Καρλσρούης (πρώην Πανεπιστήμιο της Καρλσρούης). Πριν την επάνοδό του στην Ελλάδα δίδαξε στα Πανεπιστήμια του Κάσσελ και της Καρλσρούης (1982 – 1989). Το ερευνητικό του έργο αφορά σε διάφορα θέματα Ενεργειακής Τεχνικής και της Προστασίας Περιβάλλοντος. Τα τελευταία 30 χρόνια συμμετείχε σε πολυάριθμα ανταγωνιστικά προγράμματα, κυρίως χρηματοδοτούμενα από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή, με συνολικό προϋπολογισμό άνω των 20 εκατ. €. Έχει επιβλέψει 42 υποψηφίους διδάκτορες και μεταδιδάκτορες σε 6 χώρες και έχει δημοσιεύσει πάνω από 220 άρθρα σε επιστημονικά περιοδικά (Google Scholar: ~ 10.000 αναφορές, δείκτης h: 52).
Τα τελευταία 20 χρόνια ο κ. Μουσιόπουλος υπηρέτησε σε διάφορες σημαντικές θέσεις στη διοίκηση Πανεπιστημίων (τρεις θητείες Πρόεδρος Τμήματος, 2006-2010 Κοσμήτορας Πολυτεχνικής Σχολής Α.Π.Θ., 2010-2016 Αντιπρόεδρος του Διεθνούς Πανεπιστημίου της Ελλάδος). Από τον Ιούλιο 2018 μέχρι τον Απρίλιο 2021 διετέλεσε εκλεγμένο μέλος του Επιστημονικού Συμβουλίου του Ελληνικού Ιδρύματος Έρευνας και Καινοτομίας, αρμόδιος για θέματα Επιστημών Μηχανικού και Τεχνολογίας. Έχει λάβει διάφορες διακρίσεις και βραβεία, ανάμεσα στα άλλα το Βραβείο Heinrich Hertz (1990), το Βραβείο Αριστείας του Α.Π.Θ. (2008) και το παράσημο του Τάγματος της Αξίας της Ομοσπονδιακής Δημοκρατίας της Γερμανίας. Από το 2002 είναι τακτικό μέλος της Γερμανικής Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών Leopoldina.