Отец Н. С. Тютчева — двоюродный брат Фёдора Ивановича Тютчева и вырос с ним в одной семье; отец поэта был опекуном племянника. Морской офицер (1845), впоследствии — действительный статский советник С. Н. Тютчев (1820—1898), начальник Московской межевой канцелярии (1854), управляющий Санкт-Петербургской Удельной конторой , овдовев, воспитывал трёх сыновей и дочь Наталью . Его любимец Николай окончил частную гимназию Мая (1868—1874), учился в СПб медико-хирургической академии (1874—1877) и на юридическом факультете СПб университета (1877—1878). Мать Н. С. Тютчева — Мария Ивановна Рушко († 13 сентября 1865) .
Образование и происхождение из старинной дворянской фамилии делало Н. С. Тютчева в глазах полиции одним из «самых опасных политических преступников». Он был другом известного лидера бунтарей, основателя «Земли и воли» и «Народной воли» А. А. Квятковского (1852—1880; повешен).
После ареста на Новой Бумагопрядильне (2 марта 1878 года) Н. С. Тютчев («Тютька») вместе с другими инициаторами и участниками стачки, в числе которых были Н. Васильев, С. Сомов, В. Бондарев и А. С. Максимов-Дружбинин (Г. В. Плеханов), передал в участке свой подпольный паспорт последнему, что позволило тому скрыться; у самого Н. С. Тютчева при обыске был обнаружен заряженный револьвер. Как давно разыскиваемый, Николай Тютчев был отправлен в Коломенскую полицейскую часть Петербурга в отдельную камеру, в дальнейшем, после содержания в тюрьме III отделения (Пантелемоновская ул., дом № 9) , он был заключён в Петропавловскую крепость (с 22 мая по 23 июня), где, учитывая его исключительную опасность, Николая Тютчева посетил шеф III отделения генерал Н. В. Мезенцев; после чего переведен снова в Коломенскую часть, а 26 июня — в Спасскую. Привлечен к дознанию по обвинению в пропаганде среди рабочих и в организации убийства К. Беланова. По высочайшему повелению, последовавшему 9 августа 1878 года, дело разрешено в административном порядке по недостаточности улик для предания Н. Тютчева суду, но с высылкой его под надзор полиции вследствие его крайней политической неблагонадежности; по распоряжению Н. В. Мезенцева (с 26 августа 1878 года) Н. С. Тютчев был подвергнут первой ссылке в Восточную Сибирь (отправлен из Петербурга 22 августа).
Прибыл в Баргузин под конвоем 19 октября 1878 года. Арестован там 28 апреля 1880 года по доносу Генриха Юэтэ от 28 апреля 1880 года о том, что он «занимается в Баргузине обучением детей и разъезжает по деревням, распространяя среди крестьян „противоправительственные идеи“», после чего Н. Тютчев был привлечен к дознанию, состоявшемуся 1 мая 1880 года, но освобожден из-под стражи по распоряжению генерал-губернатора Восточной Сибири 13 июля 1880 года. Дело о нём за недостатком улик прекращено .
В то же время, Сергей Николаевич Тютчев, тяжело переживая происходящее с сыном, и пытаясь хоть чем-то облегчить его участь, ищет поддержки у двоюродного племянника, в ту пору — председателя съезда мировых судей Дмитровского уезда Московской губернии, который чрезвычайно уважаем был общественностью, и пользовался в юридических кругах большим авторитетом; 19 декабря 1880 года С. Н. Тютчев пишет ему из Петербурга о своих безуспешных обращениях к министру внутренних дел графу М. Т. Лорис-Меликову (в феврале 1880 года эсерами на графа было совершено покушение) и генерал-губернатору Восточной Сибири Д. Г. Анучину :
9 (21) марта 1881 года газета «Голос» (редактор А. А. Краевский) поместила следующую заметку:
Отец Николая Тютчева, за несколько дней до покушения проезжая в конке рядом с местом цареубийства, увидел в окно молодого человека, принял тогда его за своего сына, а узнав о таком повороте дела, естественно, был более чем взволнован.
До опознания в погибшем террористе И. И. Гриневицкого убийцей Александра II поначалу, действительно, считали Н. С. Тютчева, но тот, как уже сказано выше, находился в Сибири, по решению вскоре также убитого шефа III отделения Н. В. Мезенцева. Тем не менее, властями был немедленно сделан запрос губернатору Иркутска на предмет местонахождения ссыльного Н. С. Тютчева .
9 июня 1881 года Н. С. Тютчев вместе с Е. К. Брешковской, И. Л. Линевым и К. Я. Шамариным совершил побег — после поимки, случившейся через месяц (беглецы готовились два года, намереваясь добраться до Тихого океана, сумели уходить от преследователей в невообразимо сложных условиях на протяжении более чем 150-ти вёрст), был водворён в Верхнеудинск, где содержался на гауптвахте (около 4-х месяцев) .
Далее, по переводе в конце октября 1881 года в Якутскую область за побег, заключён в 2-ом Жехсогонском наслеге Ботурусского улуса Якутии. Постановлением Особого совещания от 26 апреля 1882 года срок надзора Николаю Тютчеву определен в пять лет (с 1 сентября 1881 года). В течение полутора месяцев он находился под арестом за столкновения с местным исправником. В Якутии Н. С. Тютчев знакомится с В. Г. Короленко .
С января 1884 года корреспонденция Н. С. Тютчева подвергалась тщательной перлюстрации. По постановлению Особого совещания от 23 октября 1886 года срок надзора был продлён ещё на два года с переводом в Енисейскую губернию. В 1887 году во время следования в Красноярск — содержался в Иркутской тюрьме, где 22 апреля 1887 года Николай Тютчев подвергся обыску, при котором найдена шифрованная переписка с государственными преступниками. В сентябре 1887 года он прибыл на жительство под гласным надзором в Красноярск. Постановлением Особого совещания от 27 июня 1888 года срок надзора продлен ещё на два года с переводом в Оренбургскую губернию. Не воспользовавшись переводом, остался в Красноярске, где квартира его служила «местом сборищ поднадзорных и приютом политических ссыльных» ; 12 марта 1890 года в ней был задержан Владимир Муратов, бежавший из Енисейской губернии. По окончании срока гласного надзора 9 сентября 1890 года получил разрешение возвратиться в Европейскую Россию с ограничением места жительства. В декабре 1890 года выехал из Сибири; в 1891 году жил в Оренбурге, а в 1892 году поселился в Новгороде, где пребывал под негласным надзором. В это же время там находился незадолго перед тем освобождённый от гласного надзора причастный к народовольческому движению юрист Ю. М. Антоновский, чей перевод «Заратустры» Фридриха Ницше до сих пор считается лучшим; впоследствии в одном доме с Ю. М. Антоновским в Царском Селе будут жить дочери Николая Сергеевича.
Н. С. Тютчев посещал Г. И. Успенского в Колмовской психиатрической лечебнеце. Об этих встречах в беллетризированной форме рассказывается в повести Ю. Давыдова «Вечера в Колмове». Автор делает попытку демонстрации мировоззрения Н. С. Тютчева на примере бесед его с писателем и противостояния марксистке В. Ф. Кожевниковой. Впоследствии жизнь столкнула Николая Тютчева с зятем Г. И. Успенского — Б. Савинковым.
Н. С. Тютчев — один из организаторов, и основной руководитель партии «Народное право». В формировании её также принимал участие М. А. Натансон; начало этой организации было положено летом 1893 года на Саратовской конференции (в нелегальном совещании в Саратове участвовали также В. Г. Короленко, Н. К. Михайловский, Н. Ф. Анненский и другие представители оппозиционных кругов). Партия, помимо столиц и Саратова, имела своих представителей в Орле, Нижнем Новгороде, Перми, Екатеринбурге, Уфе, Баку, Тбилиси, Ростове-на-Дону, Харькове и других городах. Манифест и брошюра «Насущный вопрос», напечатанные в подпольной типографии в Смоленске, декларировали основные задачи, в числе которых провозглашалось «объединение всех оппозиционных элементов страны для борьбы с самодержавием и обеспечения за всеми прав гражданина и человека» . Вскоре после перемещения центра партии в Петербург, и в связи с арестм Н. С. Тютчева, в 1894 году она была ликвидирована. Партия «Народное право» являлась защитницей интересов зажиточных элементов деревни и состоятельной части городской интеллигенции. К этому направлению, кроме упомянутых — были причастны: О. В. Аптекман, А. И. Богданович, В. А. Бодаев, А. В. Гедеоновский, В. А. Гольцев, Г. Ф. Зданович, М. П. Миклашевский, П. Ф. Николаев, М. А. Плотников , Н. М. Флёров и другие, активно участвовавшие в работе организации. В дальнейшем ряд активистов разделял взгляды кадетов .
Ночью 21 апреля 1894 года в Новгороде Н. С. Тютчев арестован, и, по прибытии в Санкт-Петербург, заточён в Петропавловской крепости (23 апреля 1894 — март 1895; камера № 64 Алексеевского равелина), затем — в Доме предварительного заключения. Н. С. Тютчев вспоминает о своём пребывании в Петропавловке :
Снова привлекается к дознанию — о тайной Смоленской партийной типографии «Народного Права», поскольку, стоя во главе партии, принимал непосредственное участие в её устройстве и работе, а также передал в типографию «подложный паспорт для преступных целей». По высочайшему повелению 22 ноября 1895 г. дело Николая Тютчева разрешено в административном порядке с вменением в наказание предварительного содержания под стражей, с последующей высылкой под гласный надзор на восемь лет в отдалённые места Восточной Сибири. По ходатайству Сергея Николаевича Тютчева — перемещён в Минусинск, куда прибыл 24 августа 1894 года. В 1897 года Н. С. Тютчеву был разрешено для лечения непродолжительное пребывание в Красноярске, а в 1898 году — постоянное жительство под особо тщательным надзором. В 1903 году ему разрешён временный приезд в Иркутск, где в мае 1904 года он вновь арестован, заключен в Иркутскую тюрьму и привлечен к дознанию с Л. Бройдо и Н. Кудрявцевым; после освобождения, помимо гласного надзора, за ним установлен особый надзор полиции. Постановлением Губернского совещания (24 августа 1904 года) дело это закрыто .
С окончанием срока надзора осенью 1904 года Николай Тютчев вернулся в Европейскую Россию; в начале 1905 года — в Санкт-Петербург, где вошёл в Центральный комитет партии эсеров. Как член боевой организации партии — с П. С. Ивановской в 1905 году участвовал в подготовке покушения на генерал-майора Д. Ф. Трепова, великого князя Владимира Александровича и даже самого государя. Во время разгрома боевой организации в Санкт-Петербурге (16—17 марта 1905 года) Н. С. Тютчев не был арестован «в видах сохранения агентурного источника» (Татарова и Азефа). Выдан Н. Ю. Татаровым («Костровым») в 1906 году — освобождён под залог, эмигрировал.
Н. С. Тютчев хорошо знал Б. В. Савинкова (1879—1925) и многих других её лидеров; впоследствии со многими из них сотрудничал и состоял в переписке, как и с деятелями русской культуры — уже упомянутыми В. Г. Короленко и Н. Ф. Анненским , — Н. А. Морозовым, Н. К. Михайловским, Э. К. Пекарским.
О Савинкове-литераторе в воспоминаниях Н. С. Тютчева есть интересные и беспристрастные наблюдения. Вместе с таким же обстоятельным анализом М. Горбунова (Е. Е. Колосова) они дают серьёзную критическую оценку как творчества, так и личности этого, по словам великого князя Александра Михайловича — «спортсмена революции» .
Находясь заграницей (в Италии — до 1914, вернулся в Россию из Франции — не ранее 1917 года), Н. С. Тютчев работал в парижском центре партии эсеров, сотрудничал в «Былом» В. Л. Бурцева; переводил сочинения французских социалистов, в частности, отдельные тома «Великой французской революции» Жореса, «Коммуну» Луи Дюбрейля и др., писал исторические статьи. В 1913—1914 годах Н. С. Тютчевым написаны воспоминания, в которых он показал себя «ярким, наблюдательным бытописателем». В начале I мировой войны окончательно отошёл от участия в революционном движении .
В 1917 году Временное правительство передало материалы III отделения и Департамента полиции (с 6 августа 1880 года) «Особой комиссии по разбору дел Департамента полиции», в которой Н. С. Тютчев, вместе с П. Е. Щёголевым принял участие в разборе документов, в апреле 1918 годе эти материалы перешли в распоряжение «Особой комиссии при секретном отделе Историко-революционного архива в г. Петрограде», а так как возглавил её Н. С. Тютчев, вошла она в историю как «Тютчевская комиссия». Это учреждение продолжало заниматься систематизацией и описанием дел и документов названного департамента, исследовало документы секретной агентуры охранки. В конце 1919-го комиссия передала материалы «секретному столу» при Историко-революционном архиве Петрограда, сотрудником которого Н. С. Тютчев был с 1918 года . В период после 1917 года Н. С. Тютчевым на основе собственного опыта и архивных материалов написан ряд статей, раскрывающих механизмы работы сыска и секретных служб, разоблачающих провокаторов, содержащих интереснейшую информацию о тайнах застенков. Им составлен «словарь провокаторов», содержащий около 5 тысяч имён .
Н. С. Тютчев был членом Общества бывших политкаторжан и ссыльнопоселенцев. С 1923 года — ближайший сотрудник журн. «Каторга и Ссылка» и литературный представитель его в Петрограде. Умер в Петрограде 31 января 1924 года от кровоизлияния в мозг и похоронен на Литераторских мостках Волкова кладбища .
В августе 1910 года, в бытность Н. С. Тютчева в итальянской эмиграции, его второй женой, находившейся в Париже, по сговору с рядом лиц (с Андреем Коллегаевым, позднее — одним из лидеров левых эсеров, с Зинаидой Клапиной, членом террористического эсерского подразделения — Северного Летучего Отряда Карла Трауберга, — женой члена ЗД ЦК ПСР В. Фабриканта, с последним, и другими), было организовано похищение детей Николая Сергеевича в Кави (Италия). Акция эта явно подразумевала внутрипартийные манипуляции — использование сложных семейных отношений, отческих чувств Н. С. Тютчева с целью давления на него в спорных вопросах деятельности организации. На папке с делом № 557 Архива Партии социал-революционеров, хранящегося в Международном институте социальной истории, значится: «киднепинг детей Тютчева» — случай уникальный во всей истории российского революционного движения. Особой осторотой выразилась реакция со стороны похитителей в связи с обращением пострадавшего и его друзей, также в той или иной степени причастных к партии социал-революционеров, за помощью к «местным правоохранительным органам», способствовавшим скорейшему розыску и возвращению детей отцу. Развернулась полемика вокруг «партийной этичности» мер, предпринятых Н. С. Тютчевым и Е. Е. Колосовым. С их стороны последовало обращение к ЦК ПСР, к участникам Международного Социалистического конгресса в Копенгагене. Относительно спекуляций соучастников похищения партийными принципами Н. С. Тютчев заявил, указывая на недопустимость смешения их, этих принципов, с приватными, гражданскими интересами: «Я не сомневаюсь, что будь похититель простым нанятым бандитом или даже просто галантным рыцарем-обывателем, никому и в голову не пришло бы осуждать меня за обращение в полицию». Что касается оценки происшедшего партийным руководством социал-революционеров, то оно, в силу черт сугубо частного характера, мотивов и обстоятельств преступления, а с другой стороны — неоднозначности конфликта, и непредсказуемости его последствий для «единомыслия» организации, предпочло занять нейтральную позицию .
После инцидента, и окончательного разрыва со второй женой, Н. С. Тютчев вынужден был перевезти Веру и Марию в Царское Село, и отдать их в семью своей родственницы Екатерины Дмитриевны Шульц (ур. Лачиновой, дочери Д. А. Лачинова), где они жили и воспитывались вместе с её детьми — Екатериной, Михаилом (впоследствии — отцом физикохимика М. М. Шульца), Львом и Александром. Семейство это пополнилось в 1914 году девочкой Ниной (позднее, в замужестве — Мичуриной), внучатой племянницей Н. С. Тютчева (внучкой его сестры Натальи, жившей в том же доме княжны Тумановой в Царском селе — ул. Московская, 23 ) — дочерью брата Е. Д. Шульц, юриста Николая Дмитриевича Лачинова, который незадолго перед смертью своей жены, Нины Дмитриевны Лачиновой (ур. Корш), также поселился в Царском Селе. В 1917 году Н. Д. Лачинов и Е. Д. Шульц с четырьмя дочерьми, родными и приёмными, находились в Крыму, где события того времени вынудили их остаться, кого надолго, а кого навсегда… Н. Д. Лачинов принят был на службу интендантом в штаб белых. Позднее там оказался Лев Шульц, в дальнейшем эмигрировавший. Когда, уже в 1920-м году, умерла Е. А. Шульц, Мария и Вера Тютчевы были эвакуированы в Константинополь, а после смерти Н. Д. Лачинова, с приходом красных, дочь его Нину буквально на улице нашёл её двоюродный брат морской офицер Михаил Александрович Шульц, в семье которого в Севастополе она жила до 1924 года, откуда незадолго перед своим арестом М. А. Шульц отправил её к родственникам в Харбин. Мария Тютчева умерла от тифа в Константинополе, а Веру в начале 1920-х Николай Сергеевич Тютчев нашёл через Красный Крест, и она была переправлена в Петроград. Вера Николаевна Тютчева оставила воспоминания о семье, в которой она воспитывалась, об атмосфере любви и заботы, окружавших её .
«Уважаемый Феликс Эдмундович! Если по обстоятельствам дела возможно выпустить Серг. Петр. Мельгунова на поручительство известных Республике лиц, то я вместе с Ник. Ал. Морозовым, предлагаю свое поручительство. Привет! Н. Тютчев. 8 июня 1920 г.»
Не вполне ясна приписка (в левом нижнем углу): «А. В. Якм. здоров.». Возможно, речь идёт об Анне Васильевне Якимовой-Диковской.
Троюродная тётушка Николая Сергеевича, двоюродная сестра его отца, Екатерина Алексеевна Тютчева (1841—1865), была первой женой Семёна Николаевича Цвета (1829—1900), отца биохимика Михаила Цвета (1872—1919).