Родился в Саратове в семье священника Гаврилы Ивановича Чернышевского (1793—1861). Учился дома под руководством отца, многосторонне образованного человека. В детстве он получил прозвище «библиофага», то есть пожирателя книг. Начитанность его поражала окружающих. В 1842 поступил в Саратовскую духовную семинарию, время пребывания в которой использовал в основном для самообразования: изучал языки, историю, географию, теорию словесности, русскую грамматику. Не закончив семинарию, в 1846 поступил в Петербургский университет на историко-филологический факультет.
За годы учёбы в университете были выработаны основы мировоззрения, Чернышевский сознательно готовит себя к революционной деятельности, делает первые попытки писать художественные произведения. В 1850 окончив курс кандидатом, получает назначение в Саратовскую гимназию и весной 1851 приступает к работе. Здесь молодой учитель использует свое положение для проповеди революционных идей.
В 1853 встретил будущую жену О. С. Васильеву, вместе с которой после свадьбы переехал из родного Саратова в Санкт-Петербург. Высочайшим приказом 24 января 1854 года Чернышевский был определен учителем во Второй кадетский корпус. Будущий писатель зарекомендовал себя прекрасным преподавателем, но пребывание его в корпусе оказалось недолгим. После конфликта с офицером Чернышевский был вынужден подать в отставку .
Литературную деятельность начал в 1853 небольшими статьями в «Санкт-Петербургских Ведомостях» и в «Отечественных Записках».
В начале 1854 он перешел в журнал «Современник», где в 1855—1862 являлся руководителем наряду с Н. А. Некрасовым и Н. А. Добролюбовым, вел решительную борьбу за превращение журнала в трибуну революционной демократии, что вызывало протест литераторов-либералов(В. П. Боткин, П. В. Анненков и А. В. Дружинин, И. С.Тургенев), сотрудничавших в «Современнике».
10 мая 1855 года в университете происходит защита диссертации «Эстетические отношения искусства к действительности», которая стала большим общественным событием и была воспринята как революционное выступление, в этой работе он подвергал резкой критике эстетику идеалистов и теорию «искусство для искусства». Министр просвещения А. С. Норов помешал присуждению ученой степени, и лишь в 1858 году, когда Норова на посту министра сменил Е. П. Ковалевский, последний утвердил Чернышевского в степени магистра русской словесности.
В 1858 году он первый редактор журнала «Военный сборник». Ряд офицеров (Сераковский, Калиновский,Шелгунов и др.), был вовлечен им в революционные кружки. Об этой работе Чернышевского были хорошо осведомлены Герцен и Огарев, стремившиеся привести армию к участию в революции. Вместе с ними является родоначальником народничества, причастен к созданию тайного революционного общества «Земля и воля».
В июне 1859 Чернышевский ездил в Лондон к Герцену для объяснения по поводу статьи «Very dangerous!» («Очень опасно!»), напечатанной в «Колоколе» .
С сентября 1861 находится под тайным надзором полиции. Шеф жандармов Долгоруков дает такую характеристику Чернышевскому: «Подозревается в составлении воззвания „Великорусс“, в участии составления прочих воззваний и в постоянном возбуждении враждебных чувств к правительству».. Подозревался в причастности к пожарам 1862 г. в Петербурге ..
В мае 1862 «Современник» был закрыт на 8 месяцев.
12 июня 1862 Чернышевский арестован и размещён в одиночную камеру под стражей в Алексеевском равелине Петропавловской крепости по обвинению в составлении прокламаций «Барским крестьянам от доброжелателей поклон».Воззвание к «Барским крестьянам» было переписано рукою Михайлова и передано Всеволоду Костомарову, оказавшемуся, как потом выяснилось, провокатором. В служебной документации и переписке между жандармерией и тайной полицией назывался «врагом Российской империи номер один». Поводом для ареста послужило перехваченное полицией письмо Герцена к Н. А. Серно-Соловьевичу, в котором упоминалось имя Чернышевского в связи с предложением издавать запрещенный «Современник» в Лондоне. Следствие продолжалось около полутора лет. Чернышевский вел упорную борьбу со следственной комиссией, опровергая фальшивые документы и ложные свидетельские показания, которые фабриковались по заданию комиссии и приобщались к делу. В виде протеста против незаконных действий следственной комиссии Чернышевский объявил голодовку, которая продолжалась девять дней. Вместе с тем Чернышевский продолжал работать и в тюрьме. За 678 суток ареста Чернышевский написал текстовых материалов в объёме не менее 200 авторских листов. Наиболее полномасштабно утопические идеалы арестантом Чернышевским были выражены в романе «Что делать?» (1863), опубликованном в 3, 4 и 5 номерах «Современника».
7 февраля 1864 года сенатом был объявлен приговор по делу Чернышевского: ссылка на каторжные работы сроком на четырнадцать лет, а затем поселение в Сибири пожизненно. Александр II уменьшил срок каторжных работ до семи лет, в целом Чернышевский пробыл в тюрьме и на каторге свыше двадцати лет.
19 мая 1864 в Петербурге на Конной площади состоялась гражданская казнь революционера.
Был отправлен в Нерчинскую каторгу; в 1866 переведен в Александровский завод Нерчинского округа, в 1871 в Вилюйск.
В 1874 году ему официально предложено освобождение, но он отказывается подать прошение о помиловании. Организатором одной из попыток освобождения Чернышевского (1871) из ссылки был Г. А. Лопатин. В 1875 освободить Чернышевского попытался И. Н. Мышкин. В 1883 Чернышевского перевели в Астрахань (по некоторым данным, в этот период переписчиком у него работал К. М. Фёдоров). Благодаря хлопотам семьи, в июне 1889 переезжает в Саратов, но уже осенью того же года умирает от кровоизлияния в мозг. Был похоронен в городе Саратове на Воскресенском кладбище.
Продолжая традиции критики Белинского, стремился раскрыть сущность общественных явлений, донести до читателя свои революционные взгляды.
Являлся последователем русской революционно-демократической мысли и прогрессивной западноевропейской философии (французских материалистов XVIII в., социал-утопистов Фурье и Фейербаха). В университетские годы переживал недолгое увлечение гегельянством, впоследствии подвергал критике идеалистические воззрения, христианскую, буржуазную и либеральную мораль как «рабскую».
По Чернышевскому главными факторами, формирующими нравственное сознание, являются «естественные потребности», а также «общественные привычки и обстоятельства». Удовлетворение потребностей с его точки зрения устранит препятствия расцвету личности и причины нравственных патологий, для этого нужно изменить сами условия жизни через революцию. Материализм служил теоретическим обоснованием политической программы революционер-демократов, они критиковали реформаторские надежды на «просвещенного монарха» и «честного политика».
Его этика основывается на концепции "разумного эгоизма" и антропологическом принципе. Человек как био-социальное существо принадлежит к миру природы, детерминирующем его «сущность», и состоит в общественных отношениях с другими людьми, в которых он реализует изначальное стремление своей «натуры» к удовольствию. Философ утверждает, что индивидуум «поступает так, как приятней ему поступать, руководится расчетом, велящим отказываться от меньшей выгоды и меньшего удовольствия для получения большей выгоды, большего удовольствия», только тогда он достигает пользы. Личный интерес развитого человека побуждает его на акт благородного самопожертвования, дабы приблизить торжество выбранного идеала. Отрицая существование свободы воли, Чернышевский признает действие закона причинности: «То явление, которое мы называем волею, является звеном в ряду явлений и фактов, соединенных причинной связью».
Благодаря свободе выбора же человек двигается по тому или иному пути социального развития, а просвещение людей должно служить тому, что они научатся выбирать новые и прогрессивные пути, то есть становиться «новыми людьми», идеалы которых — служение народу, революционный гуманизм, исторический оптимизм.
В опубликованных в 1858—1859 гг. трех статьях под общим названием «О новых условиях сельского быта» Чернышевский в подцензурной форме и внешне благонамеренном тоне проводил идею немедленного освобождения крестьян с землей без всякого выкупа, тогда сохранится общинное владение землей, что постепенно приведет к социалистическому землепользованию. По словам Ленина, этот утопический подход мог провести решительную ломку феодальной старины, что привело бы к наиболее быстрому и прогрессивному развитию капитализма.
В то время как либеральная пресса печатала манифест Александра II от 19 февраля 1861 на первой странице, «Современник» поместил лишь выдержки из царского указа в конце книжки, в виде приложения, не имея возможности прямо раскрыть грабительский характер реформы. В том же номере были напечатаны стихи американского поэта Лонгфелло "Песни о неграх" и статья о рабстве афроамериканцев в США. Читатели понимали, что хочет сказать этим редакция.
Для Чернышевского община — патриархальный институт русской жизни, в общине существует "товарищеская форма производства" параллельно с капиталистическим производством, которое со временем будет упразднено. Тогда будет окончательно утверждено коллективное производство и потребление, после чего община как форма производственного объединения исчезнет. Срок перехода от обработки земли частными силами отдельного хозяина к общинной обработке целой мирской дачи он оценивал в 20-30 лет. Использовал идеи Фурье и его главного ученика Консидерана. В "Очерках из политической экономики" с некоторыми оговорками передает учение утописта о труде, указывая на необходимость крупного производства, и разъясняет невыгодность труда наемного. Чернышевский считал, что "потребитель продукта должен являться и его хозяином-производителем". Согласно воззрениям Фурье, Чернышевский указывал на преувеличенное значение торговли в современном обществе и недостатках ее организации. В романе "Что делать?" прямо изобразил фаланстер (Четвертый сон Веры Павловны).
В философско-педагогических взглядах Чернышевского можно проследить прямую взаимосвязь между политическим режимом, материальным достатком и образованием. Чернышевский отстаивал решительную, революционную переделку общества, для чего необходимо готовить сильных, умных, свободолюбивых людей.
Педагогический идеал для Чернышевского — это всесторонне развитая личность, готовая к саморазвитию и самопожертвованию ради общественного блага.
Недостатками современной ему системы образования Чернышевский считал низкий уровень и потенциал русской науки, схоластичные методы преподавания, муштру вместо воспитания, неравенство женского и мужского образования.
Чернышевский отстаивал антропологический подход, считая человека венцом творения, изменчивым, деятельным существом. Социальные перемены ведут к изменению всего общества в целом и каждого отдельного индивида в отдельности. Он не считал наследственным дурное поведение — это следствие плохого воспитания и бедности.
Одним из главных свойств человеческой натуры Чернышевский считал активность, природа которой коренится в осознании недостаточности и стремлении эту недостаточность ликвидировать.
«Прогрессивные люди в Европе, так восхищавшиеся Северо-Американскими Штатами, с такой гордостью ставившие их в пример всем европейским нациям, смущены и скомпрометированы слабостями, какие обнаружились в их идеале» (Из рецензии (1861) Чернышевского на «Политико-экономические письма к президенту Американских Соединенных Штатов» американского экономиста Г. Кэри).
«Если бы экономисты отсталой школы понимали неизбежность влияния государства на экономические отношения, они, вероятно, вместо пустых толков об утопической системе невмешательства занялись бы определением истинно полезных предметов и действительно разумных границ неизбежного вмешательства» (Экономическая деятельность и законодательство).
В память об Николае Гавриловиче Чернышевском названы:
Почтовая марка СССР,
1939 год
Почтовая марка СССР,
1939 год
Почтовая марка СССР,
1939 год
Почтовая марка СССР,
1953 год
Почтовая марка СССР,
1978 год
Почтовая марка СССР,
1957 год