N. hadde tegnet alt som gutt, og som ung zoolog ombord på selfangeren Viking våren 1882 var han flittig opptatt med å skildre inntrykkene fra Ishavet mellom Island og Grønland. Mange av tegningene og akvarellene i skisseboken benyttet han senere som illustrasjoner i Blant sel og bjørn (1924). Undervisningen hos den gamle Dahl-elev F. W. Schiertz 1882–85 førte ham inn på tanken selv å bli kunstner, noe læreren oppmuntret ham til. Et par bevarte arbeider, et landskap fra Gausdal (1884) og en strandstudie fra omtrent samme tid viser en ganske sikker akvarellteknikk, og det samme gjelder hans studier fra Italia og Sveits våren 1886 (Comosjøen, Venezia, Roma, Napoli og omegn, Firenze). Til de beste hører et motiv fra Nemisjøen og et fra Vierwaldstättersjøen. Fra hans arktiske reiser i 1888 og 1893–96 er forholdsvis lite bevart i farge. Nevnes kan Leir på kysten av østgrønland (1888). Sin bok På ski over Grønland (1890) tenkte han en tid å illustrere med egne akvareller, men det ble Thorolf Holmboe, Eivind Nielsen og Andreas Bloch som i alt vesentlig kom til å utføre tegningene, for en stor del etter N.s utkast. Også Fram over Polhavet (1897) ble illustrert av andre, men 3 fargebilag etter N.s egne pasteller og akvareller kom denne gang med, vakrest er Nordlysbånd, og en pennetegning. En rik stimulans var vennskapet med Lysaker-malerne, først og fremst Erik Werenskiold, som han traff allerede høsten 1889. "Snorrestilen", slik den ble utformet av Werenskiold og Gerhard Munthe, kom til å danne grunnlaget for N.s hovedverk som bokkunstner, de 14 vignetter til Nord i tåkeheimen (1910–11). I stram forenkling har han her brukt motiver fra arktiske strøk i fortid og nåtid med ypperlig dekorativ virkning. Etter et opphold på henimot 10 år tok N. igjen opp tegnekunsten. En ferd til Spitsbergen (1920) er illustrert med egne blyant- og pennetegninger, ca. 85 i alt. Nesten like rikt illustrert er Blant sel og bjørn (1924), med stemningsbilder fra Ishavet, dramatiske jaktscener (ikke alltid like sikre i figurtegningen) og fremfor alt noen isbjørnstudier som vitner om kunstnerens sikre blikk for slike modeller. Svakere er de 8 helsides pennetegninger i Sporting Days in Wild Norway (1925).
N. behersket tidlig den litografiske teknikk så godt at han selv kunne utføre de 9 plansjene til sin doktoravhandling om sentralnervesystemet (1887). Da Werenskiold i 1919 begynte å utføre litografier, fulgte N. ham straks, og skapte i sitt siste tiår vel tretti blad. Det var dels jakt- og skogscener i hjemlig natur, dels ishavsbilder, blant de beste et av polarskipet Fram i isen en stjerneklar polarnatt, og endelig en del portretter, vesentlig selvportretter. Høyest når han i det siste, datert dødsåret 1930. Også som billedkunstner nådde N. i heldige øyeblikk resultater som hever dem avgjort over det amatørmessige. I hans veldige livsverk inngår også dette som en uløselig del av helheten og kan ofte gi oss en dypere forståelse av hans mangslungne sinn.