Изучение мейобентоса Средиземного моря и Азово-Черноморского бассейна, фауна Protozoa и Metazoa, систематика, экология свободноживущих нематод, гастротрих, фораминифер, громиид, инфузорий; батиметрическое распределение мейобентоса по оксик/аноксик градиенту. Среди научных интересов – подтверждение собственной гипотезы – обитание эукариотной фауны в аноксичной сероводородной зоне Черного моря возможно; изучение особенностей неизвестных науке глубоководных палинологических морфотипов, их роли в стратиграфии геологических отложений, реконструкции климатических изменений, истории Черного моря.
Сергеева Н. Г. Новые для Чёрного моря свободноживущие нематоды // Вестник зоологии. – 1977. – № 1. – С. 36–44.
Sergeeva N. G., Gulin M. B. Meiobenthos From an Active Methane Seepage Area in the NW Black Sea // Marine Ecology. –2007. – Vol. 28, iss. 1. – P. 152–159. https://doi.org/10.1111/j.1439-485.2006.00143.x.
Сергеева Н. Г. Сезонные изменения фауны свободноживущих нематод зарослей Cystoseira barbata Ag. (Wor.) // Биология моря, Киев : Наук. думка, 1979. – Вып. 51. – С. 12–23.
Сергеева Н.Г. Распределение свободноживущих нематод на талломе цистозиры в разное время суток // Экология моря, Киев : Наук. думка, 1981. – Вып. 7. – С. 46–52.
Сергеева Н. Г. Характеристика зообентоса Лигурийского моря // Экология моря , Киев : Наук. думка, 1983. – Вып. 14. – С. 24–30.
Валовая Н. А., Колесникова Е. А., Сергеева Н. Г. Бентос Берингова моря // Исследования экосистемы Берингова моря / под ред. Ю. А. Израэля, А. В. Цыбань. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1990. – Вып. 2 : Итоги II Советско-американской экспедиции в Беринговом море, 37-й рейс НИС «Академик Королев», июнь – сентябрь 1984 г. – С. 166–179, 338–344.
Сергеева Н. Г. Характеристика донных сообществ Ялтинского залива в условиях антропогенного воздействия // Многолетние изменения зообентоса Чёрного моря / под ред. В. Е. Заика. – Киев : Наук. думка, 1992. – Гл. 5, [§] 5.2. – С. 138–170.
Сергеева Н. Г., Заика В. Е. Донные стадии Krassilnikoviae в сероводородной области Чёрного моря // Экология моря, Киев : Наук. думка, 1999. – Вып. 48. – С. 83–86.
Сергеева Н. Г. Биологическое разнообразие в донных осадках сероводородной зоны Чёрного моря: распределение по глубинам, стратификация в толще грунта // Геология Чёрного и Азовского морей / под ред. В. Н. Шнюкова. – Киев : Надра, 2000. – С. 314–331.
Сергеева Н. Г. Новые данные о жизни в глубоководной сероводородной зоне Чёрного моря // Глобальная система наблюдений Чёрного моря: фундаментальные и прикладные аспекты. – Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2000. – С. 138–146.
Сергеева Н. Г., Заика В. Е Экология полихет из пограничных сообществ пелагиали и бентали Чёрного моря // Доклады Национальной академии наук Украины. – 2000. – № 1. – С. 197–201.
Sergeyeva N. G. Meiobenthos of the Profundal Hydrosulfuric Zone of the Black Sea // Hydrobiological Journal. – 2002. – Vol. 38, no. 4. –. 95–102. – https://doi.org/10.1615/hydrobj.v38.i4.100.
Sergeeva N. G. Structure and Distribution of Meiobenthos in the Region of Methane as Seeps From the Black Sea Bottom // Hydrobiological Journal. – 2004. – Vol. 40, no. 6. – P. 47–55. –https://doi.org/10.1615/HydrobJ.v40.i6.40.
Sergeeva N. G. Meiobenthos of Deep-water Anoxic Hydrogen Sulphide Zone of the Black Sea // Proceeding of the “Second International Conference on Oceanography of the Eastern Mediterranean and Black Sea: Similarities and Differences of Two Interconnected Basins”, Ankara, Turkey, 14–18 October 2002 / ed. A. Yilmaz. – Ankara : Tübitak Publ., 2003. – P. 880–887.
Сергеева Н. Г. Pseudopenilia bathyalis gen. n., sp. n. (Crustacea, Branchiopoda, Ctenopoda) – обитатель сероводородной зоны Чёрного моря / // Вестник зоологии. – 2004. – Т. 38, № 3. –С. 37–42.
Сергеева Н. Г., Аникеева О. В. Мягкораковинные фораминиферы (Protozoa: Rhizopoda, Allogromiinae)Чёрного моря: видовой состав и распределение // Экология моря : сб. науч. тр. / НАНУ, Ин-т биологии юж. морей им. А. О. Ковалевского.Киев : Наук. думка, 2006. – Вып. 72. – С. 47–56.
Korovchinsky N. M., Sergeeva N. G. A New Family of the Order Ctenopoda (Crustacea: Cladocera) From the Depths of the Black Sea // Zootaxa. – 2008. – Vol. 1795, no. 1. – P. 57–66. – https://doi.org/10.11646/zootaxa.1795.1.4
Сергеева Н. Г., Заика В. Е. Ciliophora в сероводородной зоне Чёрного моря // Морской экол. Журн. – 2008. – Т. 7, № 1. –С. 80–85.
Sergeeva N. G., Anikeeva O. V Goodayia rostellatum gen. n., sp. n. (Protozoa) – a Monothalamous Foraminiferan From the Black Sea // Vestnik zoologii. – 2008. – Vol. 42, no. 5. – P. 467–471.
Sergeeva N. G., Anikeeva O. V., Gooday A. J .Soft-shelled, Monothalamous Foraminifera From the Oxic/Anoxic Interface (NW Black Sea) // Micropaleontology. – 2010. – Vol. 56, no. 3/4. – P. 393–407.
Zaika V., Sergeeva N. Deep-water Benthic Polychaetes (Vigtorniella zaikai and Protodrillus sp.) in the Black Sea as Indicators of the Hydrogen Sulfide Zone Boundary // Vestnik zoologii. – 2012.– Vol. 46, no. 4. – P. 19–27. – https://doi.org/10.2478/v10058-012-0026-9.
Sergeeva N. G., Mazlumyan S. A., Çağatay M. N., Lichtschlag A. Hypoxic Meiobenthic Communities of the Istanbul Strait’s (Bosporus) Outlet Area of the Black Sea // Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. – 2013. – Vol. 13, no. 1. – P. 33–41. – https://doi.org/10.4194/1303-2712-v13_1_05.
Sergeeva N., Zaika V. The Black Sea Meiobenthos in Permanently Hypoxic Habitat // Acta Zool. Bulg.. – 2013. – Vol. 65, [no.] 2. – P. 139–150.
Sergeeva N. G., Mazlumyan S. A., Lichtschlag A., Holtappels M. Benthic Protozoa and Metazoa Living Under Anoxic and Sulfide Conditions in the Black Sea: Direct Observations of Actively Moving Ciliophora and Nematoda // International Journal of Marine Science. – 2014. – Vol. 4, no. 42. – P. 1–11. – https://doi.org/10.5376/ijms.2014.04.0042.
Kolesnikova E. A., Zaika V. E., Sergeeva N. G., Lichtschlag A. Harpacticoida (Copepoda) Under Hypoxia Conditions in the Black Sea // Copepods. Diversity, Habitat and Behavior / ed. L. Seuront. – New York : Nova Publ., 2014. – Chap. 3. – P. 51–77.
Sergeeva N. G., Anikeeva O. V Soft-Walled Foraminifera Under Normoxia/Hypoxia Conditions in the Shallow Areas of the Black Sea. Chapter IX /. // Foraminifera. Aspects of Classification, Stratigraphy, Ecology and Evolution / ed. M. Dan Georgescu. – [New York] : Nova Publ., 2014. – Chap. IX. – P. 227–247.
Sergeeva N. G., Kopytina N. I The First Marine Filamentous Fungi Discovered in the Bottom Sediments of the Oxic/Anoxic Interface and in . the Bathyal Zone of the Black Sea // Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. – 2014. – Vol. 14, no. 2. – P. 497–505. – https://doi.org/10.4194/1303-2712-v14_2_21.
Sergeeva N. G., Mazlumyan S. A. Deep-water Hypoxic Meiobenthic Protozoa and Metazoa Taxa of the Istanbul Strait’s (Bosporus) Outlet Area of the Black Sea // Ecologica Montenegrina. – 2015. – Vol. 2, no. 3. – P. 255–270.
Sergeeva N. G., Ürkmez D., Revkova T. N. Abnormalities in the Amphids of Free-living Nematodes in the Black Sea: Is It Atavism or Result of a Modern Morpho-Functional Adaptation to Environmental Changes and the Nascent Process of Microevolution? // Baltic and Black Sea: Ecological Perspectives, Biodiversity and Management / ed. A. Mills. – New York : Nova Publ., 2016. – Chap. 3. – P. 47–108.
Ürkmez D., Sezgin M., Sergeeva N. G. Meiobenthic Research on the Black Sea Shelf of Turkey: A review // Black Sea Marine Environment: The Turkish Shelf / eds.: M. Sezgin [et al.]. – Istanbul : Istanbul Univ., 2017. – P. 196–226. – (Turkish Marine Research Foundation ; iss. 46).
Sergeeva N. G., Ürkmez D., Dovgal I. V., Sezgin M. Protists (Ciliophora, Gromiida, Foraminifera) in the Black Sea Meiobenthic Communities// Journal of the Black Sea/Mediterranean Environment. –2017. – Vol. 23, iss. 2. – P. 121–155.
Сергеева Н. Г., Аникеева О. В. Мягкораковинные фораминиферы Чёрного и Азовского морей/ Ин-т мор. биол. исслед.им. А. О. Ковалевского РАН. – Симферополь : АРИАЛ, 2018. –155 с. – ISBN 978-5-907118-84-3. – https://doi.org/10.21072/978-5-907118-84-3.
Sergeeva N. G. Benthic Protozoa (Foraminifera, Allogromiida) as Potential IndicatorSpecies for the Sedimentation Record of the Azov–Black Sea Basin Bottom Deposits /. // Paleontological Journal. – 2019. – Vol. 53, no. 9. – P. 879–884. – https://doi.org/10.1134/S0031030119090132.
Sergeeva N. G., Smyrnova L. L. Unusual Benthic Morphotypes, Typical for Permanent Hydrogen Sulfide Zone of the Black Sea: Hypotheses of Their Origin and Perspectives of Study // Paleontological Journal. – 2020. – Vol. 54, no. 8. – P. 81–87.