С первых дней пребывания в Софии 22-летний разведчик приступил к выполнению задания Центра. При помощи отца и его сподвижников он быстро внедрился в белоэмигрантские круги. Николай тщательно изучал балканский филиал РОВС и его боевую группу, возглавляемую капитаном Фоссом. Систематически в Москву поступали копии документов, проходивших через капитана Фосса и генерала Абрамова. Позже Абрамов-младший принимал непосредственное участие в компрометации активного антисоветчика журналиста Ивана Солоневича.
Начав разведывательную работу в одиночку, Николай в дальнейшем создал работоспособную группу, которая полностью контролировала деятельность основных белоэмигрантских организаций в Болгарии.
Существенную помощь разведчику оказывали, в частности, его жена Наталья, русская эмигрантка, вышедшая за него замуж в 1933 году, и ее мать Александра Семеновна – врач-стоматолог. Как врач, Александра Семеновна общалась со многими руководящими сотрудниками софийского филиала РОВС и из их рассказов узнавала многое о делах и планах организации. Квартиру стоматолога советская разведка начала использовать в качестве явки. Время от времени в ней появлялись приезжавшие в Софию из стран Западной Европы связные. Через них передавались в Центр важные сведения.
Заняв постепенно довольно заметное положение в балканском филиале РОВС, Абрамов-младший получил доступ к весьма ценной информации о деятельности всей организации. С 1935 года, после установления дипломатических отношений между Болгарией и СССР, связь разведчика с Центром стала регулярной. Постоянный контакт с ним поддерживал руководитель «легальной» резидентуры НКВД в Софии.
Искусно маневрируя, разведчик сумел войти в доверие не только к контрразведчикам из РОВС, но и к представителям болгарской политической полиции. Начальник контрразведки РОВС, являвшийся одновременно начальником отделения болгарской политической полиции, выходец из старой русской эмиграции капитан Браунер стал обращаться к Николаю за консультациями по «советским вопросам». Браунер имел непосредственное отношение к подготовке и заброске в СССР террористов и диверсантов, и советы бывшего советского гражданина были, как он считал, весьма полезны для боевиков. Время от времени Абрамов-младший давал им такие консультации непосредственно перед отправкой на задание. Его авторитет был настолько высок, что в Софию стали направлять на окончательную «шлифовку» боевиков из других филиалов РОВС – из Парижа и Хельсинки. Естественно, данные на этих людей Центр получал без промедления.