Детство будущего писателя прошло в небольшом городке Ирпене, недалеко от Киева, где мальчик и начал учиться в гимназии. Маленький Николай любил бывать на выступлениях отца, смотреть концерты и спектакли. Родители даже думали, что мальчик тоже хочет стать актёром. В школьные годы он хотел стать музыкантом и долго мечтал, чтобы ему купили скрипку. После покупки скрипки Николай понял, что учиться музыке нелегко, и скрипка была заброшена.
По информации портала, в молодые годы Николай Николаевич перепробовал множество занятий: был землекопом, косарем, возчиком бревен, торговцем газет. Работал чернорабочим на бетонном заводе в Ирпене, потом на частном кирпичном заводе в городе Буче. В эти годы он проявил себя как любознательный и активный человек, интересовался радиолюбительством, электротехникой, фотографией. После Гражданской войны Николай увлёкся химией. Вместе со своим школьным товарищем он организовал химическую лабораторию на чердаке своего дома, где друзья проводили различные опыты.
В 19 лет Н.Н. Носов поступил в Киевский художественный институт, но через два года перевелся в Московский институт кинематографии. После окончания института Носов занимался режиссурой учебных фильмов для Красной Армии, за эту деятельность он был награжден орденом Красной Звезды. В годы Великой Отечественной войны он снял учебный фильм для танкистов, за который впоследствии получил Государственную премию. Николай Николаевич также известен он и как режиссер многих научно-популярных и детских мультипликационных фильмов.
В 30 лет у него вышел в свет первый рассказ для детей «Затейники». Позже он много писал для детского журнала «Мурзилка». В 1945 году увидел свет первый сборник Носова «Тук-тук-тук», в который вошли рассказы: «Затейники», «Живая шляпа», «Огурцы», «Чудесные брюки», «Мишкина каша», «Огородники». В 1949 году вышла его первая повесть для юного поколения, «Веселая семейка». Этот жанр продолжили «Дневник Коли Синицына», «Витя Малеев в школе и дома». В 1952 году за свою литературную деятельность Николай Носов была присуждена престижная и самая главная премия тех лет - Сталинская.
Всенародной любовью пользовалась его трилогия сказок о Незнайке: «Приключения Незнайки и его друзей», «Незнайка в Солнечном городе», «Незнайка на Луне». Первую часть своей трилогии Николай Носов посвятил своей второй жене Татьяне Серединой. Вообще-то, эту трилогию принято считать детским произведением, однако эти книги несут скрытый подтекст и по-настоящему понятны лишь взрослому читателю. Тем не менее, в 1969 году автору была присуждена Государственная премия РСФСР имени Н.К. Крупской, которая вручалась исключительно за произведения литературы и искусства для детей…
В более поздние годы вышли автобиографические произведения писателя: «Повесть о моём друге Игоре» и «Тайна на дне колодца». По киносценариям Н.Н. Носова снято несколько художественных фильмов: «Дружок», «Фантазеры», «Два друга», «Приключения Коли Клюквина». Наконец в 1997-1999 годах был создан культовый 12-серийный мультфильм «Незнайка на Луне», который разошелся тиражом в несколько миллионов копий.
Николай Николаевич умер в Москве 26 июля 1976 года, был похоронен на Кунцевском кладбище столицы. В 2008 году к 100-летию со дня рождения Н.Н. Носова Центральный Банк РФ выпустил серебряную монету.