В госпитале, медленно поправляясь, Попов загорелся идеей путешествия к Северному полюсу. Выздоровев, он направился в Исландию для изучения корабельного дела и мореплавания, поступил матросом на рыболовную шхуну и долгое время плавал на ней в северных широтах.

Попытку покорения Северного полюса он позже совершил в составе команды американского журналиста У. Уэлмена «Америго-II», но она не увенчалась успехом.

После этого Попов всерьез увлекся авиацией. В 1909 году он уехал во Францию, где стал работать механиком в авиашколе, созданной братьями Райт под Парижем, что позволяло ему проводить целые дни на аэродроме. В процессе обучения сначала в Париже а потом и в Каннах, куда позже переехал Попов, он не менее 18 раз терпел крушения, но не унывал и в результате самостоятельно научился летать на биплане братьев Райт, управление которым требовало особой сноровки.

В авиационных соревнованиях 27 марта 1910 года, летчик совершил полет над морем к Леранским островам и вошёл в историю. За него Попов получил самый большой приз состязаний — 25 тысяч франков, а также приз города Канны.

Затем он вернулся в Россию, окончил Петербургскую офицерскую воздухоплавательную школу (ОВШ), неоднократно участвовал в показательных выступлениях лётчиков во многих городах России и странах Европы, но после очередного крушения на Гатчинском аэродроме из-за полученных травм ему пришлось оставить лётное дело.

Попов снова перебрался на Ривьеру, устроился работать в каннский гольф-клуб.

Итоги революции принял спокойно: все русское, родное было для него незыблемо и свято, он принимал новую Россию такой, какой она стала в результате революционного взрыва, и никогда не сомневался в справедливости пословицы, которую любил повторять: „Все что ни делается, делается к лучшему“. От русских эмигрантских организаций Попов принципиально держался как можно дальше, не поддерживал с ними никакой связи.

Умер Н. Е. Попов, покончив с собой в понедельник 30 декабря 1929 года. В предсмертном письме он написал „о невозможности более жить, когда непрерывно гложет болезнь и нестерпимые боли головы и позвоночника, когда неврастения не дает покоя“

На белой мраморной табличке на кладбище Гранд Жас высечена надпись:

НИКОЛАЙ ПОПОВ
Пилоту-авиатору, первому достигшему Леранских островов по воздуху в апреле 1910 года.
Дань уважения от Каннского аэроклуба.