Характер деятельности Николая Ивановича и личный его характер складывались под влиянием городского самоуправления: «Москва открыла ему любовь к самодеятельности как основе общежития». Близкий друг и соратник Астрова П. П. Юренев отмечал, что Москва дала ему ценное качество, редкое для русского политического деятеля: привычку к практической деятельности и умение наладить и вести деловую работу. Самостоятельность Московской городской думы, по убеждению самого Астрова, обязана выражаться не только в громких постановлениях, но и в повседневной будничной работе, а лучшей рекомендацией ей должны служить школы, больницы, трамвай, канализация, водопровод, бойни. Умение соединить мировоззрение с живой, реальной работой, на деле показать, как идеи общественной свободы облекаются в практические формы, создают удачные типы городского хозяйства и улучшают их в интересах широких масс, – «это умение было особо свойственно характеру Николая Ивановича и составляет его огромную заслугу не только перед Москвой. Он прекрасно понимал, что в сочетании отвлеченных идей с вопросами будничного дня кроется главная трудность разрешения современных политических задач». Особенность своего подхода к этим задачам Николай Иванович широко применил в деятельности Всероссийского союза городов (ВСГ), органа первостепенного политического значения, выполнявшего вместе с тем и колоссальную практическую работу. Уверенность в том, что общественная самодеятельность, и только она, служит залогом возрождения России, Н. И. Астров вынес из муниципальной работы. Это была его основная идея, которую он положил в основу всего своего политического мировоззрения и которой он жил до последних минут. Как образно сказал Юренев, из маленького уютного дома в московском переулке он видел не только Москву, но и Россию; не только Россию, но и широкий мир с его вечными задачами, со страстным желанием служить правде и праву.
Все это во многом объясняет и чрезвычайную активность Астрова на общероссийском уровне: он состоял секретарем Земско-городского съезда (ЗГС) в 1905 году; по приглашению С. А. Муромцева и князя Д. И. Шаховского заведовал канцелярией I Государственной думы. Уже тогда ему стало ясно, что тактика правительства направлена на то, чтобы сорвать работу этой Думы. «И ее сорвали, одержав пиррову победу и погубив Россию».
Во II Государственной думе он вместе с секретарем (будущим городским головой Москвы) М. В. Челноковым занимался дальнейшей организацией и развитием думской канцелярии. После роспуска Думы при участии Астрова был издан сборник законодательных проектов и предложений Конституционно-демократической партии (Партии народной свободы). Вообще, Н. И. Астров играл видную роль в кадетской партии, о чем свидетельствуют протоколы заседаний ее ЦК. Несомненно, он мог бы стать выдающимся парламентарием, если бы попал в Государственную думу в качестве депутата. После думских перипетий, с 1907 по декабрь 1910 года, он был мировым судьей в Москве, а затем его избрали на должность директора Московского кредитного общества. В 1912 году Николай Иванович вступил в товарищество по изданию газеты «Русские ведомости», куда и сам написал немало статей.
В предвоенные годы Н. И. Астров был столь популярен в широких общественных кругах, что в январе 1913 года князь Г. Е. Львов (избранный московским городским головой, но не утвержденный министром внутренних дел Н. А. Маклаковым, который тогда прямо-таки «джигитовал» своей реакционностью) назвал его будущим руководителем московского городского самоуправления. Николай Иванович стал московским головой 28 марта 1917 года. Однако еще задолго до этого С. В. Бахрушин считал, что «политическую физиономию Московской городской думы делал Н. И. Астров… Москва вела за собой всю Россию, Н. И. Астров вел за собой Москву».
Вел он ее за собой и в деле создания Всероссийского городского союза. Именно он предложил создать этот союз, а затем вошел практически во все его руководящие органы, он устанавливал связи с другими общественными организациями, он представлял союз в объединенном Земско-городском союзе, при контактах с государственными ведомствами. Это время неистовой, лихорадочной работы – звездный час в жизни Астрова. И в эмиграции он гордился, что был избран московским городским головой. Заняв в марте 1917 года этот высокий пост, он видел всю трудность положения и сознавал всю тяжесть ответственности: «Если сумею помочь разрешиться протекающему процессу, буду считать исполненной поставленную мне судьбой задачу».