Член «Товарищества передвижников» с 1891 года, первый народный художник РСФСР (1923), один из основателей социалистического реализма. Окончил Училище живописи, ваяния и зодчества (1873—1883), где его главным наставником был В. Г. Перов. Действительный член петербургской Академии Художеств (1903).
Николай Алексеевич Касаткин родился в Москве 13 декабря (25 декабря по новому стилю) 1859 года в семье художника-литографа А. А. Касаткина.
В 1873—1883 годах занимался в Училище живописи, ваяния и зодчества, где его наставниками были художники-передвижники Василий Перов и Илларион Прянишников.
С 1891 года был членом «Товарищества передвижников».
В 1883 году Касаткин получил высшую награду училища — большую серебряную медаль и звание художника за картину «Нищие на церковной паперти». В 1894 и 1895 годах посетил Донбасс.
В 1894—1917 годах Касаткин работал педагогом в родном Училище. Кроме этого, после окончания училища Касаткина пригласил на работу в свое издательство крупнейший русский книгоиздатель И. Д. Сытин, где художник проработал около тридцати лет, участвуя в создании «Русской истории в картинах», первого настольного календаря, «Великой реформы» — юбилейного издания, посвящённого пятидесятилетию осуществления Крестьянской реформы и др.
После Октябрьской революции Касаткину первому было присуждено почётное звание народного художника РСФСР (1923). Он вошел в новосозданную АХРР («Ассоциация художников революционной России», художественное объединение, самое многочисленное и мощное из российских творческих группировок 1920-х годов). В 1924 году был командирован в Англию, чтобы запечатлеть социальную борьбу тамошнего пролетариата. В целом же попытки сделать из него «Горького советской живописи» оказались несостоятельными в силу явной несоизмеримости талантов. Лучше всего в поздний период ему удавались отдельные яркие портреты-типажи («За учебу. Пионерка с книгами» 1926, Музей революции).
17 декабря 1930 года, давая пояснения в Музее революции к своей новой картине «Карийская трагедия», Касаткин скоропостижно скончался. Похоронен в Москве.
Ученики: Б. В. Иогансон, В. В. Мешков и другие.
«Соперницы», 1890
«Шутка», 1892
«Девушка у изгороди», 1893
«Шахтёрка», 1894
«Сбор угля бедными на отработанной шахте», 1894
«Углекопы. Смена», 1895
«Шахтёр-тягольщик», 1896
«Кто?», 1897
«В коридоре окружного суда», 1897
«В рабочей семье», 1890—1900
«Торфянка. Этюд», 1901
«Женский портрет», 1916
«За учёбу. Пионерка с книгами», 1925