克雷洛夫在數學上的貢獻主要在近似計算的內插法、微分方程近似積分法、非線性力學和數學物理等領域。在近似積分法中,他提出了一個估計誤差的有效公式;他利用無窮階行列式理論,對一般情形證明了變分問題及邊值問題近似解法的收斂性;他與他的學生H.H.博戈柳博夫提出了微分方程理論中著名的克雷洛夫-博戈柳博夫均值法 ;他還研究了非線性振動的實際問題以及動力系統的一般理論,並取得許多成果。克雷洛夫共發表論文185篇,1961年烏克蘭科學院為他出版了《論文選集》,共3卷。
克雷洛夫曾獲1枚列寧勳章、2枚勞動紅旗勳章,1939年被授予烏克蘭功勳科學家稱號,在烏克蘭還設立了克雷洛夫科學獎金。