克雷洛夫在数学上的贡献主要在近似计算的内插法、微分方程近似积分法、非线性力学和数学物理等领域。在近似积分法中,他提出了一个估计误差的有效公式;他利用无穷阶行列式理论,对一般情形证明了变分问题及边值问题近似解法的收敛性;他与他的学生H.H.博戈柳博夫提出了微分方程理论中著名的克雷洛夫-博戈柳博夫平均法;他还研究了非线性振动的实际问题以及动力系统的一般理论,并取得许多成果。克雷洛夫共发表论文185篇,1961年乌克兰科学院为他出版了《论文选集》,共3卷。

克雷洛夫曾获1枚列宁勋章、2枚劳动红旗勋章,1939年被授予乌克兰功勋科学家称号,在乌克兰还设立了克雷洛夫科学奖金。