Степень их достоверности и возможные выводы из них» осторожно поставил под сомнение закрепившиеся в отечественной библеистике представления об окончательном завершении ветхозаветного канона при Ездре и Неемии. В статье «О времени происхождения книги Иова» полемизировал с Рижским епископом Филаретом (Филаретовым), в отличие от него относил появление Книги Иова не к послепленному периоду, а к X в. до н.э., рассматривал вопросы, связанные с оригинальным текстом Ветхого Завета и его переводами. В статье «Свидетельства о происхождении перевода LXX и степень их достоверности» уделил внимание «Посланию Аристея к Филократу», поставил под сомнение его подлинность, но при этом сделал вывод о наличии в нём достоверной информации об обстоятельствах перевода Пятикнижия на греческий язык. Профессор Московской духовной академии Иван Николаевич Корсунский в диссертации «Перевод LXX: Его значение в истории греческого языка и словесности» (Сергиев Посад, 1897 г.) использовал эти выводы как уже научно доказанные. Н.А. Елеонский принимал участие в составлении примечаний к синодальному переводу Библии на русский язык. Его наиболее известным трудом стали двухтомные «Очерки из библейской географии» (введение и небольшая часть, посвящённая горам Святой земли, составлены Павлом Ивановичем Горским-Платоновым). Автор рассматривает географические объекты Святой земли, её геологию, климат, растительность, животный мир, при этом указываются места Библии, где упоминаются эти объекты. Источниками очерков помимо Священного Писания послужили русские и иностранные описания путешествий на Святую землю, различная справочная литература и др. Н.А. Елеонский опубликовал в Православной богословской энциклопедии более 70 статей о Святой земле, её населении, городах и др. (например, «Камни драгоценные в Библии», «Кесарь», «Колодези в Палестине», «Кони и колесницы, упоминаемые в Библии»). В начале 1900 гг. напечатал серию статей под общим названием «Современная критика священных ветхозаветных писаний и её слабые стороны», оспаривал взгляды критиков Ветхого Завета, в том числе выводы Фридриха Делича о зависимости текста книги Бытие от древних вавилонских текстов. Среди учеников Н.А. Елеонского были Николай Петрович Розанов, И.Н. Корсунский, И.И. Соловьёв. В светских учебных заведениях Н.А. Елеонский читал курс основного богословия, включив в него близкую ему тему современной критики Священного Писания.