Успех "Пиратов ХХ века" огорчил актера, так как оставлял в тени его серьезные работы, и в то же время подтолкнул к дальнейшим поискам своего "я", к более полному раскрытию своих способностей. Свободу самораскрытия дали Николаю Николаевичу исторические фильмы, в которых он чувствовал себя так же уверенно, как Жан Маре или Жерар Филип во французском кино. "Юность Петра" и "В начале славных дел" (1980, режиссер С.А.Герасимов), "Эскадрон гусар летучих" (1980, режиссер С.И.Ростоцкий), "Лев Толстой" (1984, режиссер С.А.Герасимов), "Царская охота" (1990, режиссер В.В.Мельников), "Крестоносец" (1995, режиссер А.Иншаков), "Незнакомое оружие, или Крестоносец-2" (1997, режиссер И.В.Дыховичный), "Рыцарский роман" (2000, режиссер А.Иншаков) - все эти фильмы стали благодатным полем и для приложения актерского мастерства, и для блестящей реализации внешних данных.
Еременко не забывал расширять свой исполнительский диапазон, снимаясь в таких фильмах, как "Тридцать первое июня" (1978, режиссер Л.А. Квихинидзе), "В поисках капитана Гранта" (1985, режиссер С.С.Говорухин), "Гладиатор по найму" (1993, режиссер Д.Зайцев), "Маросейка, 12" (2000, серия "Мокрое дело"). А в 1995 году как режиссер снял картину "Сын за отца", в которой свою предпоследнюю роль сыграл Еременко-старший.
В фильме Л.А.Квихинидзе "Белые ночи" (1991) Еременко предложил сходную трактовку классического героя, в котором сочетаются несопоставимые качества: романтизм и расчетливость, открытость миру и знание оборотной стороны жизни. Это как раз то, что объединяет экранных персонажей актера, какими бы разными они ни были, и отличает его от них. Недаром в одном из последних интервью он сказал: "Я не прагматик и не романтик, я - реалист. Романтическим я бы не выжил 30 лет в кино. Это достаточно жесткий мир, где, как сказал один великий артист, романтики со смазливой мордочкой плохо заканчивают".
Николай Николаевич Еременко умер 27 мая 2001 года в Москве. Он был состоявшимся актером и человеком. Похоронен рядом с отцом, в Минске.
По итогам ежегодного опроса зрителей журналом "Советский экран" он был признан лучшим актером 1981 года - за участие в фильме "Пираты ХХ века". В 1980 году он стал лауреатом премии Ленинского комсомола, а в 1994 году удостоен звания Народного артиста России.