Николай Сергеевич заинтересовался сосудистой хирургией и начал собирать материал для докторской диссертации. В 1910 г. Коротков защитил в Военно-медицинской академии диссертацию на степень доктора медицины ("Опыт определения силы артериальных коллатералей"). В 1914 г. Коротков был избран по конкурсу Советом главных врачей Санкт-Петербурга на должность старшего врача клинической больницы им. Петра Великого (ныне больница им. И.И. Мечникова). С начала 1-ой мировой войны работал хирургом в «Благотворительном доме для раненых солдат» в Царском Селе. После Великой Октябрьской революции Н.С. Коротков работал главным врачом Мечниковской больницы в Петрограде до момента своей смерти от туберкулеза в 1920 году.
Во время русско-японской войны Н. С. Коротков оставляет почетную должность старшего врача лазарета Георгиевской общины и переходит на скромную и более низкооплачиваемую должность ординатора специального отделения 1-го Сводного военного госпиталя, в которое со всего фронта направлялись раненые с аневризмами. Он оперировал таких раненых используя опыт Н. И. Пирогова – аускультацию сосудов для распознавания аневризмы. Н. С. Коротков установил, что если наложить на плечо раненого манжету Рива-Роччи и быстро поднять в ней давление до исчезновения пульса на лучевой артерии, то звуки в дистальном отрезке плечевой артерии не выслушиваются. Затем, при постепенном снижении давления в манжете, в том же месте плеча сначала выслушиваются тоны, потом шумы, затем громкие тоны, интенсивность которых постепенно уменьшается, и, наконец, звуки полностью исчезают. Иными словами, удалось установить строгую закономерность изменения тонов при декомпрессии артерии. Было установлено, что при снижении давления в манжете появляется первый звук, соответствующий систолическому (максимальному) давлению, момент же исчезновения звуков соответствует диастолическому (минимальному) давлению, так как давление крови в артериях ритмически пульсирует в такт работе сердца.
Международное признание открытия Н. С. Короткова стало особенно быстро расти после публикации в 1916 году Эрлангером статьи об этом методе в «Американском физиологическом журнале» и включения сведений о нем в 1923 году в имеющий широкое распространение в то время «Справочник биологических рабочих методик», издававшийся под редакцией Абдерхальдена. В 1939 году объединенный комитет Американской кардиологической ассоциации и кардиологических обществ Великобритании и Ирландии ввел метод Короткова в качестве стандартного метода для измерения кровяного давления.