W 1880 objął stanowisko dowódcy 1 kompanii płowdiwskiej, a wkrótce potem objął dowództwo nad milicją Rumelii Wschodniej. W 1883 awansowany na stopień majora. Odegrał kluczową rolę w czasie zjednoczenia Księstwa Bułgarii z Rumelią Wschodnią doprowadzając do usunięcia generalnego gubernatora Rumelii. 11 września 1885 awansowany na stopień podpułkownika. W czasie wojny serbsko-bułgarskiej należał do nielicznej grupy starszych oficerów, którzy pozostali w Bułgarii. Początkowo dowodził Korpusem Wschodnim, a po bitwie pod Sliwnicą objął dowództwo Korpusu Zachodniego, który przeprowadził ofensywę w kierunku Pirotu. Odznaczony Orderem Waleczności wojnę zakończył w stopniu pułkownika.
Pod detronizacji księcia Aleksandra I Battenberga, Nikołaew objął tekę ministra wojny w gabinecie Wasiła Radosławowa. W 1887 brał udział w tłumieniu buntu oficerów prorosyjskich. Na jego rozkaz jednostki wojskowe, które brały udział w buncie zostały rozwiązane, a ich sztandary spalone. Po wyborze Ferdynanda I na księcia Bułgarii, Nikołaew podał się do dymisji jako minister wojny i został doradcą księcia d.s. wojskowych. W 1891 awansowany na pierwszy stopień generalski. W latach 1893–1897 w rezerwie, zaangażował się w działalność polityczną na rzecz Macedonii.