Năm 1954, đồng chí tập kết ra miền Bắc, trải qua các chức vụ Đại đội phó Đại đội 1, Tiểu đoàn 1, Trung đoàn 1, Sư đoàn 330. Từ năm 1956 đến năm 1958, đồng chí được cử đi học lớp bổ túc trinh sát, quân báo. Kết thúc khóa học, đồng chí về nhận nhiệm vụ Chủ nhiệm Trinh sát Trung đoàn 556, Sư đoàn 330, hoạt động trên tuyến biên giới Việt Nam - Lào với nhiệm vụ đưa đón, bảo vệ cán bộ cao cấp của Lào qua công tác tại Việt Nam và ngược lại.

Cuối tháng 12-1959, đồng chí được cử đi học khóa điệp báo chuẩn bị cho công tác đặc biệt ở miền Nam. Hoàn thành khóa học, tháng 4-1960, đồng chí được giao nhiệm vụ là Đoàn phó Đoàn 85 gồm 45 đồng chí, hành quân vào miền Nam. Song song với tập trung xây dựng lực lượng vũ trang giải phóng tại chỗ, Trung ương Đảng, Bộ Quốc phòng khẩn trương đưa lực lượng cán bộ quân sự, các đơn vị thực binh vào tăng cường cho chiến trường miền Nam. Cuối năm 1961, đã có hơn 500 cán bộ “Đoàn Phương Đông”, một trung đoàn thực binh từ miền Bắc đi theo đường Trường Sơn và nhiều đoàn cán bộ đi theo đường vận tải biển của Đoàn “tàu không số” vào chiến trường Nam Bộ. Trong số này có nhiều cán bộ của Cục Quân báo tăng cường cho chiến trường Nam Bộ, đó là: Nguyễn Văn Tiết, Nguyễn Đức Hùng (Tư Chu), Huỳnh Văn Cưỡng, Lê Tấn Ích, Phan Châu Trân; Ngô Ngọc Ẩn - cán bộ làm công tác nghiên cứu địch, Lê Nguyên Can (Ba Long) - cán bộ Ngành An ninh, Huỳnh Kiến Tăng, Huỳnh Ngọc Tấn, Nguyễn Văn Trí - cán bộ cơ yếu, Trần Văn Thính, Nguyễn Văn Ước - Kỹ thuật báo vụ vô tuyến điện… Đây là những cán bộ nòng cốt cùng với Ban Địch tình Miền xây dựng Ban Quân báo Miền và xây dựng các tiểu ban quân báo Quân khu miền Đông, Quân khu Sài Gòn - Gia Định trong giai đoạn đầu thành lập lực lượng vũ trang giải phóng miền Nam.
Vượt Trường Sơn gần 5 tháng, Đoàn 85 về đến đồi Tam Cấp - Mã Đà, được tiếp nhận về Ban Quân báo - Ban Quân sự Miền. Đồng chí Nguyễn Văn Tiết được Ban Quân sự Miền giao nhiệm vụ cùng với đồng chí Nguyễn Văn Bản xuống Quân khu 8, Quân khu 9 và các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long tổ chức các lớp học quân báo - trinh sát, sau đó tổ chức lực lượng quân báo - trinh sát nắm địch cho từng cấp. Vì yêu cầu bí mật không được viết ra giấy, đồng chí Nguyễn Văn Tiết chuẩn bị kế hoạch bằng trí nhớ để xác định thời gian, địa điểm, công tác đảm bảo. Tổ 3 người (đồng chí Nguyễn Văn Tiết, đồng chí Nguyễn Văn Bản và đồng chí bảo vệ) lên đường đi Quân khu 8 liên hệ triệu tập cán bộ. Mặc dù tổ chức lớp học trong tình hình địa phương có nhiều biến động, địch càn quét liên tục, khó khăn về vật chất, nhưng đã duy trì học tập được 2 lớp, mỗi lớp 20 đồng chí, thời gian hơn 2 tháng.
Hoàn thành tốt nhiệm vụ tại Quân khu 8, Tổ đồng chí tiếp tục xuống Quân khu 9. Hành trình đi gian nan, vất vả, phải thay đổi cung đường, lại bị địch tập kích, đồng đội bị thương điều trị dài ngày. Một mình đồng chí phụ trách huấn luyện cả điệp báo và quân báo - trinh sát. Thời gian ở Quân khu 9, đã mở được 2 lớp, với trên 40 đồng chí. Kết thúc các khóa học, đồng chí Nguyễn Văn Tiết được giao ở lại làm Phó ban Quân báo – Trinh sát Quân khu 9.
Đến năm 1964, đồng chí được điều động trở về Miền (R) nhận nhiệm vụ mới. Cuối năm 1965, Quân khu Sài Gòn - Gia Định thành lập Ban Quân báo - Trinh sát, mang bí danh H2, đồng chí Nguyễn Văn Tiết được giao nhiệm vụ làm Trưởng ban, chỉ huy 8 bộ phận trực thuộc, gồm: Tiểu ban nghiên cứu địch, mật danh A1; Tiểu ban binh yếu, mật danh A2; Tiểu ban trinh sát kỹ thuật, mật danh A3; bộ phận huấn luyện văn phòng, mật danh A4; bộ phận giao liên, mật danh A5; bộ phận cơ yếu, mật danh A6; bộ phận thông tin vô tuyến điện, mật danh A7, bộ phận hậu cần, mật danh A8.
Năm 1968, đồng chí về công tác tại Tiền phương Miền (R), chỉ đạo quân báo các phân khu chiến đấu. Từ năm 1969 đến năm 1972, đồng chí là Tham mưu phó Phân khu 1. Từ tháng 6-1972 đến năm 1975, đồng chí trải qua các cương vị Tham mưu trưởng Đặc công Miền; Tham mưu phó, Tham mưu trưởng Sư đoàn 2 Miền.
Những năm từ 1976 đến 1978, đồng chí được cử đi học tại Trường Đảng Cao cấp Nguyễn Ái Quốc, sau đó, về đảm nhiệm cương vị Chỉ huy phó - Tham mưu trưởng Bộ Chỉ huy quân sự tỉnh Tây Ninh. Từ năm 1979 đến năm 1981, đồng chí tiếp tục đi học tại Học viện Quân sự Cao cấp (nay là Học viện Quốc phòng). Kết thúc khóa học, đồng chí về nhận nhiệm vụ Trưởng phòng Quân báo Quân khu 7. Đồng chí đã chỉ huy Phòng Quân báo triển khai các mặt hoạt động và đánh giá tình hình địch; đồng thời chỉ đạo các ban Quân báo các địa phương và đơn vị trinh sát về công tác tổ chức xây dựng lực lượng, huấn luyện, triển khai hoạt động nắm địch, theo dõi tình hình tại địa phương. Riêng đối với cơ quan Quân báo của hai mặt trận và Đoàn 7708 do Đoàn 817 Bộ Tư lệnh 719 trực tiếp chỉ đạo về chuyên môn và kinh phí hoạt động, nhưng Phòng Quân báo Quân khu cơ bản có trách nhiệm đôn đốc về công tác nắm địch; theo dõi tình hình chiến trường; báo cáo công tác huấn luyện trinh sát, kết quả hoạt động của các phương thức, nhằm đảm bảo cho Phòng Quân báo Quân khu có đầy đủ tư liệu phục vụ cho việc đánh giá đúng tình hình và đề xuất cho Bộ Tư lệnh, Bộ Tham mưu Quân khu kịp thời xử trí các tình huống. Đồng thời, hoàn chỉnh các văn kiện báo cáo về công tác tham mưu quân báo - trinh sát chung toàn Quân khu. Thực hiện nhiệm vụ được giao, lực lượng quân báo - trinh sát Quân khu tập trung triển khai mọi phương thức, vận dụng mọi thủ đoạn quân báo trinh sát nhằm phát hiện kịp thời mọi âm mưu phá hoại của kẻ thù (cả ở trong nội địa và tại Campuchia), ngăn chặn hiệu quả các hoạt động biểu tình gây rối chống đối chính quyền, đảm bảo không để bị bất ngờ về chiến dịch, chiến đấu.
Từ năm 1991 đến năm 1997, đồng chí đảm nhiệm chức vụ Phó Cục trưởng Cục Tình báo Bộ Tổng Tham mưu, kiêm Trưởng phòng Quân báo Quân khu 7 và được thăng quân hàm Thiếu tướng (1992). Từ năm 1997 đến năm 2006, đồng chí giữ trách nhiệm Phó Cục trưởng Cục Tình báo; chuyên viên Tổng cục 2. Năm 2006, đồng chí nghỉ hưu.
Nhập ngũ từ năm 1946, khi mới 16 tuổi, trải qua 2 cuộc chiến tranh chống thực dân Pháp và đế quốc Mỹ, đồng chí Nguyễn Văn Tiết đã được rèn luyện từ thực tế chiến trường, từ các nhà trường, học viện để dần hoàn thiện, trở thành người Cộng sản kiên trung, người cán bộ quân báo - trinh sát bản lĩnh, mưu trí. Thời kỳ hòa bình, trên nhiều cương vị côngtác, đồng chí là người cán bộ chỉ huy lực lượng quân báo, tình báo Quân khu, Quân đội dày dạn kinh nghiệm, gương mẫu, nhiệt tình, hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao. Trong quá trình chiến đấu, học tập, công tác, đồng chí Nguyễn Văn Tiết đã được Đảng và Nhà nước tặng nhiều phần thưởng cao quý: Huân chương Độc lập hạng Ba; 2 Huân chương Quân công hạng Nhì, Ba; Huân chương Kháng chiến hạng Nhất; Huân chương Chiến thắng hạng Ba; 3 Huân chương Chiến công hạng Nhất, Nhì, Ba; Huy chương Quân kỳ quyết thắng; Huy hiệu Thành đồng Tổ quốc; Huy hiệu 65 năm tuổi Đảng...