Член-корреспондент Императорской Академии наук. Профессор ботаники в Харьковском университете.
Николай Степанович Турчанинов родился в семье помещика в 1796 году (вероятно, в мае). Начальное образование Николай получил дома. С детских лет Турчанинов интересовался природой, пытался собирать гербарий. В 1808 году в 12 лет он поступил в Воронежское народное училище (впоследствии Первая воронежская гимназия). Способности мальчика к науке были замечены, и по инициативе профессора Харьковского университета И. Ф. Тимковского в 1810 году Николай перешёл в Харьковскую (университетскую) гимназию, а в 1811 году определился вольнослушателем на отделение физических и математических наук Харьковского университета. В университете он слушал лекции по зоологии и общей ботанике профессора Ф. А. Делавиня, заведующего кафедрой естественной истории. В 1814 году в возрасте 18 лет Турчанинов закончил курс со степенью кандидата физико-математических наук.
По окончании университета в 1814 году Турчанинов переехал в Санкт-Петербург, где работал в Министерстве юстиции, а затем до 1828 года — в Министерстве финансов в должности контролёра.
У Турчанинова не было формального ботанического образования, но ботаника с детства была его любимой наукой, и он отдавал ей всё свободное время. Он собирал растения в окрестностях Петербурга, определял их с помощью известных ботаников К. Б. Триниуса и Ф. Б. Фишера. Турчанинов познакомился с профессором ботаники Петербургского университета Г. П. Бонгардом, имевшим значительный собственный гербарий и занимавшимся изучением экзотических растений. Первое сохранившееся ботаническое исследование Турчанинова — «Список растений окрестностей Санкт-Петербурга» (1825) — осталось, однако, незамеченным, хотя в ней были приведены сведения о 646 видах растений местной флоры, что превышает число растений, упомянутых в известной работе Г. Ф. Соболевского «Flora petropolitana» (1799), на 104 вида.
С 1828 года Турчанинов на службе в Иркутске в должности финансового чиновника в ведомстве генерал-губернатора Восточной Сибири. Он приехал в Иркутск по совету директора Императорского ботанического сада в Санкт-Петербурге Фёдора Богдановича Фишера, немецкого ботаника и садовода на русской службе, который планировал создать в Иркутске ботанический сад. Именно на это место руководителя экономико-ботанического сада в Иркутск Фишер прочил Николая Степановича Турчанинова. Всё свободное время отдано ботанике, изучению флоры Сибири: сначала окрестности Иркутска, затем всё дальше и дальше вокруг Байкала, Даурия. Путешествия Турчанинова иногда бывали трудными, длительными, но всегда очень успешными и полезными для ботанической науки. Публикации флористических находок принесли Турчанинову известность в России и за границей.
В 1830 году Турчанинова избрали членом-корреспондентом Академии наук, одновременно назначив «учёным-путешественником между Алтаем и Восточным океаном». Это позволяло Николаю Степановичу отдаться ботанической деятельности. В должности «учёного-путешественника» Турчанинов пробыл до середины 1835 года, получая от Академии на свои поездки в первый год 5 000, а в последующие — по 4 000 рублей ассигнациями. Всё это время учёный постоянно путешествовал по Юго-Восточной Сибири, изучал растительный покров этого края и собирал гербарии. Так, в 1834 году в путешествии по берегам Ангары он прошёл пешком свыше 100 км по Якутскому тракту.
Классическая работа Турчанинова — «Байкало-даурская флора» (лат. Flora baicalensi-dahurica) — содержит описание почти полутора тысяч видов растений, из которых новыми были в то время сто семьдесят (в 1857 году Академия наук наградила учёного за эту книгу своей Демидовской премией). Этот труд до сих пор не утратил своей научной ценности.
В этот период Турчанинов помогает создавать первый ботанический сад в Восточной Сибири на основе крупного купеческого Баснинского сада семьи В. Н. Баснина в Иркутске.
В 1835 году Турчанинов оставляет службу «учёного-путешественника». В 1835—1837 гг. он снова вернулся на государственную службу на посты советника главного управления и начальника отделения при генерал-губернаторе Восточной Сибири. Новая чиновничья должность не позволяет ему совершать длительных путешествий. Лишь во время летних отпусков он продолжает свои исследования, в основном — растительности южных берегов Байкала.
В 1836 году по поручению Турчанинова его помощник И. П. Кирилов обследует верховья рек Иркута и Оки — левых притоков реки Ангары, которые в предыдущем году по его же поручению посетил казак Илья Кузнецов.
В 1837 году Турчанинов стал важным государственным чиновником в Красноярске — председателем губернского правления Енисейской губернии в ранге статского советника (фактически занимал должность губернатора), но и при такой должности он находил время для любимой науки. В Красноярске он сдружился со специалистом по семейству Астровые К. Ф. Лессингом. Бо?льшая часть сборов Лессинга поступила в гербарий Турчанинова.
В 1845 году Турчанинов вышел в отставку, получив скромную пенсию, и перебрался в Таганрог, где вновь предался своим любимым учёным занятиям: собранные за долгие годы огромные сибирские гербарии требовали научной обработки. Известно, что он совершил ботаническую экскурсию в Феодосию в Крыму.
Несчастный случай дома привёл к тому, что одна нога Турчанинова навсегда потеряла подвижность. Мечте съездить в Бразилию не суждено было сбыться — не стало возможности пускаться даже в короткие путешествия, и он вынужден был заниматься лишь изучением растений по гербарным образцам, собранным другими.
Еще будучи в Иркутске, Николай Степанович завёл переписку со многими русскими и иностранными ботаниками для обмена гербариями, в том числе с Дж. Д. Гукером. Благодаря такому обмену, не выезжая за пределы страны, Турчанинов собрал уникальный гербарий, насчитывавший десятки тысяч листов; в нём были представлены растения всех частей света. В его руках оказались личные собрания знаменитых ботаников того времени: Р. Броуна — хранителя гербария Британского музея, мюнхенского ботаника Й. А. Шультеса, растения, собранные и определённые П. Э. Буасье — автором «Flora orientalis». Обработке этих гербариев Турчанинов и посвятил все оставшиеся годы. Таким образом он обработал, кроме растений России, растения Монголии, Китая, Мексики, Бразилии и ряда других стран.
По подсчётам А. Н. Бекетова, Турчанинов впервые указал для Восточной Сибири огромное количество новых растений русской флоры — свыше ста родов и более тысячи видов.
Постоянный обмен образцами с отцом и сыном Декандолями обогатил его коллекцию, а его собственные материалы были использованы в издаваемом ими знаменитом «Prodromus». «Для Декандоля посылки Турчанинова, содержавшие сотни неизвестных никому видов, были ценнейшей подмогой; он в свою очередь посылал Турчанинову гербарии растений из Южной Африки, Южной Америки, Австралии, которые поступали к Декандолю от иностранных путешественников. Так почти через весь континент, из Иркутска в Женеву и из Женевы в Иркутск бежали почтовые тройки с драгоценной кладью…», — писал М. Г. Попов.
К Турчанинову, как крупному ботанику-универсалу, обращались за помощью и советом многие отечественные и зарубежные систематики. Турчанинов изучил и дополнил систематику ряда семейств, таких, например, как Горечавковые, Бурачниковые, Зонтичные.
Свою коллекцию растений Турчанинов передал в дар Харьковскому университету. Одновременно с гербарием университет получил личную ботаническую библиотеку учёного, насчитывавшую 197 названий. По условиям дарения он в ответ получил в Харькове комнату при университете, где продолжил работу с гербарием, и 600 рублей ежегодно для пополнения гербария. Однако позднее университет перестал выполнять обязательства, данные Турчанинову, — так, денежное пособие он начал получать только с 1858 года и в меньшем размере, чем было оговорено, вначале по 500 рублей, а затем и вовсе по 300 рублей в год. Было отказано и в университетской квартире, и пришлось снимать частную. Все свои сбережения учёный потратил на приобретения гербария и залез в долги. Не имея средств для жизни, Н. С. Турчанинов был вынужден обратиться к министру народного просвещения, прося «обратить милостивое внимание на положение беспомощного старца, посвятившего всё своё время на пользу любимой науке». Умер Николай Степанович в весьма стеснённых условиях, как говорят, прижимая к груди свою последнюю драгоценность — «Байкало-даурскую флору».
По совершенству плана и строгой научности изложения
«Флора» Турчанинова представляет собой
из ряда вон выдающееся явление
в специальной ботанической литературе нашей.
Ни до, ни долго после него нельзя указать
ни одного ботаника-флориста с русским именем,
столь блестяще заявившего себя
в области учёного исследования флоры русской и всемирной.
Основным ботаническим трудом Турчанинова является «Байкало-даурская флора». Она выходила в свет отдельными выпусками на протяжении 16 лет (1842—1857) в Бюллетене Московского общества испытателей природы. «Байкало-даурская флора» написана, как и было принято в то время в учёном мире, на латыни, а введение к ней — по-французски. В «Байкало-даурской флоре» и дополнениях к ней описано 1 454 вида растений. Почти все описанные растения были собраны Турчаниновым лично (примерно 1 370 видов).
Гербарий Турчанинова на день его кончины насчитывал около 52 тысяч видов растений, собранных почти изо всех уголков земного шара.
Гербарий был собран и организован Турчаниновым с особой тщательностью: растения хранились в листах крепкой бумаги; каждый вид растений имел свою особую «рубашку», в которую были заключены все его образцы, собранные из разных мест; каждый образец имел этикетку с надписью рукой собравшего или переславшего растение; каждый тюк был снабжён номером и каталогом родов. По списку можно было легко отыскать нужный тюк, а в нём род и вид, причём названия видов были написаны сверху на листах, составляющих «рубашки», рукою самого Турчанинова.
Во время Великой Отечественной войны немцы, оккупировав Харьков, пытались вывезти гербарий, ценность которого они прекрасно понимали, в Германию, как военный трофей. Но железнодорожный состав, в вагонах которого находился гербарий, при отступлении немецких войск застрял в дороге и волею случая был возвращён в Киев. Ныне он хранится в Институте ботаники Академии наук Украины.
Некоторая часть коллекций сибирских растений, собранных Турчаниновым, находится в гербарии Ботанического института Российской Академии наук в Петербурге, а также и в других российских и зарубежных гербариях.
Большая часть личного архива Турчанинова погибла во время войны, в том числе ценнейшая для истории ботаники переписка Турчанинова со многими отечественными и зарубежными учёными (Н. И. Анненковым, А. А. Бунге, Г. С. Карелиным, К. Ф. Ледебуром, К. А. Мейером, Э. Л. Регелем, Э. Греем, Бентамом, Буассьё, Гукером-сыном, Марциусом и др.)
В честь Турчанинова названы: