Доктор исторических наук, ведущий научный сотрудник Института археологии РАН. В сфере научных интересов: археология, история и прикладное искусство Древней Руси, изучение русских ювелирных украшений, славянское искусство. Автор ряда монографий по истории, археологии и культурологии, а также более 100 научных статей.
Н. В. Жилина работает над вопросами и проблемами, находящимися на стыке археологии и искусствоведения. В настоящее время автор уделяет внимание применению метода стилистического анализа при изучении произведений прикладного искусства, происходящих из археологических материалов.