Разносторонне образованный, горячо и безраздельно преданный избранному делу Н. А. Метлов, стремился создать стройную систему музыкального воспитания, в которую гармонично входят обучение детей слушанию музыки, пению, музыкально-ритмическим движениям, игре на детских музыкальных инструментах. Большое внимание уделял он проведению праздников и утренников в детском саду.
Н. А. Метлов был первым автором программ музыкальных дисциплин, которые изучаются на разных уровнях подготовки педагогов-музыкантов и воспитателей детских садов: от краткосрочных курсов до высших учебных заведений. Комплекс дисциплин состоит из теории музыки, нотной грамоты, музыкальной литературы и методики музыкального воспитания детей дошкольного возраста.
Программы, разработанные Н. А. Метловым, явились основой для создания последующих программных документов.
Разработал методику слушания музыки. Он отбирал высокохудожественные инструментальные и вокальные произведения выдающихся композиторов прошлого.
Защитил в 1940 г. кандидатскую диссертацию на тему «Обучение пению детей старшей группы детского сада».
«Детские оперы-игры» (М., 1959), «Теремок. Шесть русских народных сказок» (М., I960), «Коза-дереза. Народные сказки с музыкой» (М., 1962)