Проф. Николай Витанов е специалист по теория на турбулентността, нелинейна динамика на сложни системи, популационна динамика, математическа икономика и математическа социална динамика. Доктор е по физика, доктор на естествените науки (Германия) и доктор на математическите науки. Автор е на над 100 статии по динамика и анализ на процеси в сложни системи. Той е автор и съавтор на книги по вариационна теория на турбулентността, динамика на човешки популации и национална сигурност, социална динамика и еволюция на научни системи.