С начала 70-х годов Железнов стал вновь принимать самое живое участие в работе Академии наук, причем совершенно бескорыстно.

Доклады Железнова на физиологические темы заслушивались членами Отделения физико-математических наук всегда с большим вниманием. Как правило, они были посвящены проблеме водного режима растений, которую в эти годы ботаник с такой интенсивностью разрабатывал. В 1873 г. он выступал дважды. В 1874 г. сообщил отделению интересные данные о содержании и распределении воды у амариллисов и гиацинтов,

Принимал Железнов участие и в работе различных комиссий, создаваемых Физико-математическим отделением для разрешения того или иного вопроса. Например, он входил в состав комиссии, созданной для рассмотрения «Ботанического словаря» Н. И. Анненкова, в 1876 г.— в состав комиссии по присуждению премии имени Бэра, работал в комиссии, организованной отделением для наблюдения за исполнением в России решений Международного съезда метеорологов, состоявшегося в Вене в сентябре 1873 г., и т. д.

Много времени в эти годы Железнов уделял рассмотрению различных ботанических трудов, поступавших в Академию наук для рецензии к изданию. Он прорецензировал, а затем представил к публикации в общей сложности одиннадцать работ, среди которых преобладали рукописи А. С. Фаминцына и Л. С. Ценковского.

Одновременно с исполнением всех этих дел по Академии наук и проведением экспериментальных исследований по физиологии растений ученый в конце жизненного пути с огромной увлеченностью занимался еще садоводством, продолжал работать в области хмелеводства. Интересовался он и морфологией растений, свидетельством чего является его довольно любопытная статья, посвященная образованию почек на стебле растения Schizostylis coccinea, из семейства касатиковых. Научная продуктивность его была поистине удивительной. Количество опубликованных им за последнее семилетие докладов, статей и заметок составляет внушительную цифру — свыше шестидесяти. Среди них большой очерк о Дарвине и его трудах.

Изучением эволюционной теории Дарвина и его ботанических сочинений Железнов с особой серьезностью занялся в середине 70-х годов. Теория Дарвина в то время занимала и волновала все образованное общество Европы. В России по поводу нее шли оживленные споры в научной литературе.

В 1874 г. президент Российского общества садоводства обратился к Железнову с предложением сообщить на одном из собраний Общества некоторые сведения о Дарвине и его трудах по садоводству и ботанике. Железнов согласился, но исполнил просьбу президента Общества лишь в 1876 г. Целых два года он употребил на тщательное изучение всех трудов великого английского натуралиста, после чего выступил на страницах «Вестника садоводства» не только с освещением деятельности Дарвина в области ботаники, но, главное, с изложением его эволюционной теории, сформулированной в «Происхождении видов». Таким образом, Железнов явился распространителем учения Дарвина среди широких кругов отечественных садоводов. Свое отношение к этому учению он выразил очень скупо, всего в нескольких фразах (вероятно, вследствие того, что взгляды Дарвина встречали тогда резкую оппозицию со стороны представителей официальной науки и церкви). Но и из этих скупых фраз видно, что автор был сторонником учения Дарвина. В своей статье он говорил об огромном сдвиге в науке, который произошел после выхода в свет труда гениального натуралиста, сравнивал Дарвина с Галилеем по влиянию его на развитие научной мысли. Железнов применил установки дарвинизма к своей области научного исследования и дополнил число приводимых Дарвином доказательств изменчивости растений; далее, он ознакомил русского читателя с рядом ботанических сочинений великого английского естествоиспытателя, подробно рассмотрел его работы по вопросам оплодотворения растений, насекомоядности и движения растений. Всем этим работам ученый дал очень высокую оценку. Особенно большое впечатление произвел на него труд Дарвина «Насекомоядные растения», только что вышедший тогда из печати. Железнов считал, что установленный Дарвином факт питания насекомоядных растений улавливаемыми ими насекомыми и польза, получаемая растением от этого питания, — «есть самое любопытное открытие новейшего времени».

В последние годы жизни Железнов много путешествовал как в пределах своей страны, так и за ее рубежом. Наиболее важной в научном отношении была его поездка в Крым в 1870 г. Крымский полуостров произвел на ученого неизгладимое впечатление. Основное внимание в этой поездке Железнов уделил, конечно, вопросам плодового садоводства, но интересовался и декоративным садоводством, составом лесной растительности Крыма, историей края. Кроме того, он занимался исследованием флоры и фауны двух крымских озер — Сакского и Мойнакского.

По возвращении в Петербург Железнов написал восторженный очерк о своем путешествии в Крым. На заседании Физико-математического отделения Академии наук, в октябре 1871 г., он выступил с докладом, в котором представил свои соображения о причинах окраски соленой воды Сакского озера. Этот доклад, представляющий интерес еще и сегодня, был опубликован в «Бюллетене Академии наук» в 1872 г.

Летом 1874 г. Железнов посетил Италию. Как представитель России он присутствовал на Международном съезде садоводов во Флоренции и выступил там с докладом на тему: «О содержании и распределении воды в органах растений». Путешествие по Италии позволило Железнову собрать ряд интересных ботанических экспонатов, которые затем были им переданы в Ботанический музей Академии наук. Среди них находились, например, заспиртованные плоды и семена японской мушмулы, не представленные до того в музее.

Смерть к Н.И. Железнову подкралась неожиданно, когда он находился в расцвете творческих сил и самоотверженно трудился над разрешением различных научных вопросов. Скончался он скоропостижно, в Петербурге, в ночь с 14 на 15 января 1877 г.

Накануне академик был вполне здоров, как всегда, работал. В этот день он получил приятное известие. Дирекция Международной выставки садоводства, которая на днях должна была открыться в Амстердаме, пригласила его приехать на выставку и принять звание члена международного жюри. Русскому ботанику была оказана высокая честь. Но воспользоваться столь почетным приглашением ему уже не пришлось. Проведя весь день за работой, и встав поздно вечером из-за стола, Железнов лег отдохнуть. На следующее утро его нашли мертвым.

Так преждевременно и совершенно неожиданно для всех родных и друзей, для всего научного мира России закончился жизненный путь Н. И. Железнова, большого ученого и общественного деятеля, столь бескорыстно трудившегося в течение многих лет на благо своей родины и народа.

18 января 1877 г. состоялись похороны Железнова. Гроб с телом покойного провожали многочисленные ученые и представители разных слоев образованного общества России. Многие газеты и журналы поместили на своих страницах некрологи о Железнове, а 25 января в Физико-математическом отделении Академии было проведено траурное заседание. С речами выступили непременный секретарь Академии К. С. Веселовский, ботаник К. И. Максимович. Заседания, посвященные памяти видного академика, прошли и в ряде научных обществ России, членом которых он был.

17 февраля состоялось заседание в Московском обществе испытателей природы. С докладом о жизни и научной деятельности покойного Н. И. Железнова выступил К. А. Тимирязев.

Все, кто писал и говорил в эти дни о Н. И. Железнове, единодушно отмечали не только его видные заслуги перед наукой и русским обществом, но и его высокие качества как человека. Железнов имел превосходный характер, был в высшей степени добрым, благородным и отзывчивым человеком. На протяжении всей своей жизни он выказывал необыкновенную преданность науке, ради нее отказывал себе во многом и зачастую даже в необходимом отдыхе. Он неустанно стремился к расширению своего научного кругозора, к овладению новыми знаниями. Ко всему сказанному следует добавить, что этот выдающийся научный деятель отличался еще незаурядным художественным вкусом, неплохо владел кистью и карандашом. Его друг К.Ф. Кесслер писал: «Я живо еще помню, как он всех удивил, когда вздумал перед первою поездкою за границу написать масляными красками портрет одной из своих сестер и исполнил эту затею с чрезвычайным успехом. Он любил все изящное и старался придавать изящную форму всему, к чему прикладывал руку, особенно в области архитектуры и садоводства»

Обладая универсальными знаниями в области ботаники, физиологии растений и сельского хозяйства, в совершенстве владея важнейшими европейскими языками, Н.И.Железнов в то же самое время отличался исключительной скромностью и к заслугам своих ученых коллег всегда относился с уважением и справедливостью. Будучи чрезвычайно умным и талантливым человеком, имея добрый и отзывчивый характер и вдобавок еще обладая приятной внешностью,

Железнов, по свидетельству всех знавших его, всегда притягивал к себе людей и на многих из них оказывал облагораживающее влияние. Но вместе с тем сам он в своей жизни перенес от людей и нередко товарищей по работе достаточно разочарований, огорчений и обид. Его служебные дела в начальный период деятельности всегда складывались с большими трудностями. Особенно же много огорчений встретил он во время работы в комиссиях по подготовке крестьянской реформы 1861 г. и в последние месяцы своего директорства в Петровской земледельческой и лесной академии.

Железнов был человеком высоких нравственных качеств и соответственно им предъявлял и к людям всегда высокие принципиальные требования: «Убеждение в том, что всякий человек призван к достойному бытию, — говорилось в одном из некрологов, — что каждый всеми силами должен стремиться к добросовестному исполнению своих обязанностей, придавало образу мыслей Николая Ивановича выражение того величия, которое отражалось на его внешности и невольно внушало уважение и почтение» Железнов первым в России и одним из первых среди ученых мира встал на путь онтогенетического изучения растения, и многое сделал для познания строения цветка и функций его органов в процессе их развития. Его морфолого-эмбриологические исследования представляют выдающееся явление в биологической науке XIX в. и до сих пор привлекают к себе внимание ботаников. Железнов выступал за самостоятельность русской сельскохозяйственной науки. Он был пионером научного изучения влияния подземного осушения почв на развитие сельскохозяйственных растений и выступал за внедрение гончарного дренажа в северных районах России.

Самоотверженный труд таких замечательных, но мало известных широкому кругу наших современников ученых, каким был Н. И. Железнов, подготовил в дальнейшем почву для развития в нашей стране передовой сельскохозяйственной науки, корифеями которой стали К. А. Тимирязев, И. В. Мичурин, В. В. Докучаев, Д. Н. Прянишников, П. А. Костычев и др.

Немаловажны заслуги Железнова перед крестьянством России. На протяжении всей своей жизни Железнов заботился об улучшении быта крестьян. С целью уберечь крестьянские дворы от пожаров он стремился внедрить в сельское строительство дешевые глинобитные постройки, вместо соломенных, рекомендовал драничные кровли, дал ряд ценных практических указаний относительно применения в хозяйстве торфяного мха. Все это, по свидетельству современников, он делал «без малейшей задней мысли о собственных интересах; сознание, что он содействовал улучшению участи ближних, было для него самым задушевным утешением» .

В большинстве некрологов, появившихся в печати в связи с кончиной Железнова, высказывалось убеждение, что имя его навсегда сохранится в летописях России как «имя одного из самых доблестных и заслуженных сынов своей родины». Это предвидение полностью оправдалось. Прошло уже столько лет со дня смерти Николая Ивановича Железнова, но слава его как крупного ученого и замечательного общественного деятеля, по-прежнему, остается неувядаемой.