В Нижнекамск Николай приехал в 1963 году на должность генерального директора ещё только строящегося комбината. Примерно в то же время правительство СССР переключилось на промышленные химобъекты в Сибири и пошли слухи о закрытии нижнекамского проекта. Неоднократно Лемаеву приходилось доказывать руководству, что его производство принесет пользу стране, и в итоге директор оказался прав — чуть позже предприятие стало самым крупным в Европе.