Можливо, не без впливу Яблочкова в Бенардос прокинулася пристрасть до винахідництва. Він кидає навчання в землеробської академії, одружується і приймається за будівництво садиби в Костромській губернії, де вирішує впритул займатися улюбленою справою - майструвати що-небудь руками і винаходити. Бенардос особисто бере участь в будівництві будинку, робить стильні меблі, різьблені наличники на вікнах ... У створених Миколою Миколайовичем майстерень під його керівництвом створюються борони і скоропашкі для великого садибного господарства. У перші роки, починаючи з 1865-го, серед винаходів Бенардоса переважали сільськогосподарські і транспортні засоби: вдосконалені плуги, сівалки, жнивна машина, снаряд для перевезення дров, пароплавні колеса, металеві шпали і багато іншого. У 1873 році він починає будувати модель свого улюбленого, давно задуманого дітища - пароплава на ковзанках, що переходить мілини і обходить різні перешкоди по рейковому шляху. У 1877 році Микола Бенардос нарешті здійснив свою мрію. Підпливаючи до пологим березі, пароплав-всюдихід починав рухатися і посуху, на ковзанках-колесах. А капітаном на цьому пароплаві був сам Микола Миколайович. Випробування пароплава завершилися успішно, але жоден промисловець їм не зацікавився.
В середині 1870-х Бенардос познайомився з інженером і винахідником Андрієм Івановичем Бюксенмейстером, в 1878 році заснував неподалік від Кінешми завод з виробництва акумуляторів, вугільних виробів і електродугових ламп (нині завод «Електроконтакт»). Дружба з Бюксенмейстером, безумовно, сприяла винахідницької діяльності Миколи Миколайовича. Власник заводу постачав його електрохімічними джерелами струму, Електровугілля і іншими необхідними матеріалами. Бенардос отримав широкі можливості експериментувати з електричною дугою, шукати напрямки практичного використання електрики. Разом з Бюксенмейстером він провів ряд експериментів з акумуляторними батареями.
Пароплав був покинутий, але Бенардос загорівся новою ідеєю. При будівництві пароплава йому доводилося поєднувати великі металеві деталі. Робилося це, природно, ковальським зварюванням. Але в майстернях Бенардоса не було великих нагрівальних печей. І він спробував гріти кромки вольтової дугою, до того як вони підуть під молот. І іноді, ще до проковки, метал оплавляється і з'єднував невеликі ділянки.
Для того щоб отримати гроші, необхідні для продовження наукових та інженерних вишукувань, Микола Бенардос був змушений продати значну частину своєї землі і закласти садибу. Врешті-решт він залишає маєток на керуючого і їде в Санкт-Петербург.
З ідеєю з'єднувати метали електричною дугою Бенардос приходить до Павлу Миколайовичу Яблочкова в його товариство «Яблочков-винахідник і Компанія». Яблочков, відразу зрозумівши, які величезні перспективи може принести метод зварювання металів електрикою, тут же приймає Бенардоса на роботу. У наступні роки Бенардос багато співпрацював з Яблочкова. Природно, в ту пору його найбільше захоплювала нова область практичного застосування електрики: він створив свічник для свічки Яблочкова з автоматичним перемиканням струму, дугову лампу, машину для ізолювання кабелю, машину для обплетення проводів, комутатори, реостати, в тому числі водяний реостат.
Російський інженер, винахідник електричної дугового зварювання Микола Миколайович Бенардос
У 1881 році в якості співробітника фірми «Яблочков-винахідник і Компанія» Микола Миколайович відправився в Париж, на Міжнародну електричну виставку. Для підготовки експозиції виставки Яблочков визначив Бенардоса в експериментальну лабораторію при журналі Electricien. Співдиректором її виявився старий знайомий Бенардоса по Петербургу російський підданий Микола Іванович Кабат. У цій лабораторії Бенардос став експериментувати з освітлювальною технікою і зайнявся удосконаленням акумуляторів. Якраз тоді, у Кабата, він винайшов нові типи гофрованих акумуляторів, на які не взяв патенту через відсутність грошей. За щедрості душевної Бенардос віддав ідею Кабатов, який і нажив собі на ній 800 тисяч франків. Дослідження по з'єднанню металів за допомогою вольтової дуги, які Бенардос почав ще в своєму маєтку і продовжив в Петербурзі, в Товаристві Яблочкова, Микола Миколайович практично завершив за кордоном. Акумулятори, спочатку створені для електричного освітлення, а потім для електричного зварювання, були видатним винаходом. Уже в 1882 році Бенардос на практиці застосував електрозварювання - «спосіб з'єднання і роз'єднання металів безпосередньою дією електричного струму», цей спосіб він назвав «Електрогефест» і вперше продемонстрував його в майстерні Кабата.
Іноземці, які приходили в майстерню Кабата подивитися на «Електрогефест», пророкували винахіднику мільйони, адже за допомогою нового методу можна було не тільки з'єднувати, а й розрізати метали, проробляти отвори. Від бажаючих подивитися, як Бенардос розрізає рейки, не було відбою.
Бенардос поспішає повернутися в Росію. У нього поки немає грошей, але він везе з собою свій винахід, що має світове значення! Фінансове становище Бенардоса - гірше нікуди. За несплату боргів пішла з молотка побудована ним садиба. Ще раніше були продані дісталися йому у спадок від матері лісу в юр'євецькі повіті. Микола Миколайович повертається до Петербурга. Його ім'я вже широко відомо не тільки в Росії, але і за кордоном. Підприємство Яблочкова продовжує фінансувати його досліди, але Павло Миколайович поки не рекомендує брати патент - спосіб здається ще сирим, недостатньо розробленим. І про промислову зварюванні говорити рано. Тут Бенардос випадково знайомиться з багатим купцем Ольшевським, власником дохідних будинків в Варшаві і Петербурзі. Так як грошей на сплату патентного мита у Бенардоса немає, Ольшевський пропонує своє фінансування, але за умови, що він стане співвласником патентів. Бенардос погоджується. І у всіх патентах, крім російського, співвласником винаходи Бенардоса вказано Ольшевський.
Заявки на свій спосіб Бенардос подав в 1885 році і отримав патенти на винахід в Росії, Франції, Бельгії, Великобританії, Італії, Німеччини, Швеції, Норвегії, Данії, Іспанії, Швейцарії, США та Австро-Угорщини. Ольшевський напоумив винахідника порвати з Товариством Яблочкова, де від Бенардоса вимагали продовжити експерименти. І в тому ж 1885-му було засновано товариство «Електрогефест». На той час електрозварювання зацікавила найбільших зарубіжних вчених, деякі з них приїхали в Петербург знайомитися з видатним винаходом.
На жаль, Бенардос занадто пізно зрозумів, що члени правління «Електрогефест» вже заволоділи - де хитрістю, а де прямим обманом - усіма його матеріальними привілеями. А тут з'ясувалося, що ще в 1881 році французький патент на спосіб електрозварювання отримав Огюст де Мерітан. Володарем подібного патенту, отриманого в Англії ще 1849 м, виявився американець Стед. І крім них то тут, то там виникали новоявлені лжеізобретателі зварювання ... на папері.
Але тим не менше саме спосіб електричної дугового зварювання Миколи Бенардоса вперше в світі був використаний в 1887-1888 роках в Рославльскіх майстерень на Орловсько-Вітебської залізниці для виправлення паровозних і вагонних коліс, рам, грат і т. Д.
Протягом п'яти років спосіб Бенардоса поширився по всій Росії: крім Рославльскіх майстерень він застосовувався в залізничних майстерень Воронежа, Ростова-на-Дону та інших міст, на Коломенському заводі в Голутвіна, на заводі Гужона в Москві, на Невському машинобудівному заводі, на заводі Лесснера в Петербурзі і т. д. За кордоном - в Англії, у Франції, в Німеччині, в Австрії та ряді інших країн, де способом Бенардоса користувалися і для проведення найрізноманітніших ремонтних робіт, і для виготовлення нових виробів. Бенардос винайшов не тільки спосіб зварювання вугільної дугою, але, по суті, всі основні нині застосовуються способи дугового електричного зварювання. У його кресленнях було реалізовано багато дотепних пристосувань і пристроїв, в тому числі кілька систем автоматів для зварювання вугільним електродом, автомати з металевим електродом, а також вугільні та металеві електроди найрізноманітніших форм і поєднань.
Прагнучи збільшити площу нагріву і створити захисну середу в зоні зварювання, Бенардос застосував зварювання в струмені газу. «Робота дугою спільно з газами, - писав він, - служить для збільшення поля нагріву і розжарену поверхню оброблюваних металів». Але цей метод Бенардоса знайшов застосування лише через майже півстоліття і був необгрунтовано названий американцями «способом Александера». В даний час зварювання в струмені різних газів - аргону, азоту - застосовується в багатьох галузях техніки. Прагнучи автоматизувати процес, Бенардос вперше розробив кілька систем автоматичних пристроїв для зварювання як металевим, так і вугільним електродом. Ці пристрої стали прототипами сучасних зварювальних автоматів. Одне з них було пристосоване для зварювання поздовжніх швів металевим електродом.
Патент на спосіб дугового електрозварювання «Електрогефест», виданий Миколі Бенардосу і Станіславу Ольшевського 17 травня 1887 року
Але до 1889 року різні ділки, практично захопили в свої руки видатне російський винахід, позбавили Бенардоса можливості продовжувати роботу над розвитком створеної ним дугового електричного зварювання. Однак Бенардос не міг не винаходити! Він розробив спосіб покриття залізних судів міддю; креслення відповідного приладу були також представлені їм в 1892 році в Петербурзі на IV Електричної виставці.
Крім того, в цей період він створив гребні гвинти, в тому числі поворотний, сталеву броню для судів, акумулятори з пластинами з губчатого свинцю, електричну шлюпку, плуг, «електроудобрітель», в якому вперше був застосований електричний струм для обробки грунту, і багато інше. Він написав брошури про проект пароплава, що переходить мілини (1890 рік) і проект постачання Петербурга дешевим електричним струмом для освітлення і руху (1892 рік).
У першій брошурі наводиться опис пароплава (побудованого і давно занедбаного) з особливими колесами-катками, на яких пароплав міг би, виходячи з води на берег, обходити незручні для судноплавства місця з особливо прокладених рейкових шляхах. Друга брошура містила проект гідроелектричної станції на Неві у Іванівських порогів і лінії електропередачі в Петербург. Але улюбленим дітищем Бенардоса завжди залишалася електричне зварювання, до якої його думку поверталася неодноразово. Так, в 1891 році Микола Миколайович розробив «спосіб ваграночного електропаянія, електроотлівкі і електронаслоенія металів».
На жаль, майже нічого з проектів Бенардоса, за винятком «Електрогефест» і ще кількох винаходів, не знайшло практичного застосування. Можливо, тому, що такі ідеї, як гідростанція на Неві недалеко від Петербурга або рухома платформа для переправи пішоходів через вулицю, всім здавалися надто фантастичними. Серед винаходів Бенардоса можна знайти і швидкохідний пароплав з повітряною кулею, і гальмо для залізниць, водяні лижі з механічним двигуном і жнивну машину, металеві шпали і пралку-вижималки. І велика частина з цих винаходів забута.
У 1898 році Бенардос переїжджає в місто Фастів Київської губернії: жити в Петербурзі йому було вже зовсім не по кишені. І все-таки на останні гроші в 1899 році він патентує особливий спосіб приготування губчастого свинцю для акумуляторних пластин, а в 1900-му отримує привілей на спосіб виготовлення борін методом штампування з листа. У 1899 році Електротехнічний інститут в Петербурзі привласнив йому звання почесного інженера-електрика, поставивши його винахід в один ряд з таким видатним винаходом, як радіо Олександра Попова.