Отец — Георгий Антонович Михайловский, из дворян Херсонской губернии, служил в уланах. 25 июля 1849 г., во время Венгерской кампании, отличился в деле под Германштадтом, атаковав с эскадроном улан каре венгерцев, при котором были две пушки.
Герой дня, получивший лёгкую рану, был награждён орденом св. Георгия.
После завершения Венгерской кампании Г. А. Михайловский представлялся с «образцовой командой» императору Николаю I, и государь зачислил его в лейб-гвардии Уланский полк, а позже был восприемником его старших детей, включая Николая. Через несколько лет вышел в отставку в чине майора.
Мать — Глафира Николаевна, урождённая Цветинович (в другом написании — Цветунович). Судя по фамилии, происходила из дворянской семьи сербского происхождения (что в Новороссии не было чем-то необыкновенным).
Родители Николая переехали из Петербурга в Одессу, когда он был ещё совсем мал. Учился в одесской Ришильевской гимназии.
В 1871 г. после окончания гимназии Михайловский поступил на юридический факультет Петербургского университета, но отучился здесь лишь один год. Провалившись на экзамене у профессора Редкина, молодой человек решил, что лучше быть хорошим ремесленником, чем плохим юристом. Он бросил Университет и в 1872 году поступил в Институт путей сообщения. Впрочем, здесь студент Михайловский тоже не слишком утруждал себя учёбой. Много лет спустя он признавался, что принадлежал к числу так называемых «облыжных» студентов, которые видели цель обучения не в приобретении прочных теоретических знаний, а в получении диплома, дающего право работать по специальности. Досуг свой студент Михайловский заполнял преимущественно впечатлениями любви и дружбы (общественно-политические вопросы в то время были ему чужды). Некоторое время он пытался заниматься сочинительством, но повесть из студенческой жизни, представленная в редакцию одного из журналов, была отклонена без каких-либо объяснений. Эта неудача обескуражила юного автора и на много лет отбила у него охоту к литературному творчеству.
Летом 1876 г. Михайловский работал на железной дороге в Бессарабии кочегаром (вариант студенческой практики будущего инженера-путейца). Непосредственное знакомство с людьми труда, с изнуряющей физической работой кочегара и машиниста принесло молодому человеку огромную пользу, способствовало его формированию как личности.
Последний год учёбы Михайловского в Институте путей сообщения совпал с крупным историческим событием - Русско-турецкой войной (1877—1878 гг.) Летом 1878 г., когда война ещё шла, Михайловский кончил курс и получил диплом инженера.
Непосредственно после окончания курса Михайловский был направлен старшим техником в оккупированную русскими войсками Болгарию, в Бурга?с, где участвовал в строительстве порта и шоссе. В 1879 г. «за отличное исполнение поручений в минувшую войну» получил первый из своих орденов гражданской службы.
Двадцать лет спустя впечатления времён службы в Бурга?се были использованы в повести «Клотильда» (опубл. 1899).
Весной 1879 г. молодой инженер, не имевший практического опыта в железнодорожном строительстве, чудом смог получить престижную работу на строительстве Бендеро-Галацкой железной дороги, которую вела компания известного концессионера Самуила Полякова. Работа инженера-изыскателя захватила Михайловского, он быстро зарекомендовал себя с самой лучшей стороны, начал продвигаться по службе и зарабатывать хорошие деньги.
Летом того же года, будучи по делам службы в Одессе, Михайловский познакомился с подругой своей сестры Нины, Надеждой Валериевной Чарыковой, и вскоре женился на ней (22 августа 1879 г.).
Зимой 1879-1880 гг. Михайловский служил в Министерстве путей сообщения.
Весной 1880 г. участвовал в строительстве порта в Батуме, отвоёванном у Турции во время войны 1877—1878 гг., затем был помощником начальника участка на строительстве железной дороги Батум-Самтредиа (Поти-Тифлисской железной дороги). Служба здесь была опасной: в окрестных лесах скрывались шайки разбойников-турок, совершавших нападения на строителей (позже Михайловский вспоминал случай, когда пятерых десятников на его дистанции «перестреляли и перерезали местные турки». Постоянная опасность выработала особый приём передвижения в местах, удобных для засады – растянутой линией.
После окончания строительства Михайловский был переведён начальником дистанции бакинского участка Закавказской железной дороги.
Инженер Михайловский выделялся щепетильной честностью и болезненно воспринимал стремление многих своих коллег к личному обогащению (участие в подрядах, взятки). В конце 1882 г. он подал в отставку – по собственному объяснению, «за полною неспособностью сидеть между двумя стульями: с одной стороны, интересы государственные, с другой - личные хозяйские».
В 1883 г., купив за 75 тысяч рублей имение Гундуровку в Бугурусланском уезде Самарской губернии, Николай Георгиевич поселился с женой в помещичьей усадьбе. Супруги Михайловские, имевшие к этому времени уже двух маленьких детей, провели здесь 2,5 года.
Как известно, в ходе реформы 1861 г. крестьянские общины получили часть помещичьих земель в коллективное владение, но крупными землевладельцами оставались дворяне. Бывшие крепостные сплошь и рядом вынуждены были, чтобы прокормиться, обрабатывать помещичьи земли в качестве наёмных работников за ничтожную плату. Во многих местах экономическое положение крестьян после реформы ухудшилось.
Располагая довольно значительным оборотным капиталом (около 40 тысяч рублей), Михайловский намеревался создать в Гундуровке образцовое хозяйство на помещичьих землях. За образец для подражания он взял находившееся в сорока верстах от Гундуровки поселение немцев-колонистов, которые на тех же почвах получали баснословные в понятиях русских мужиков урожаи «сам-тридцать». Супруги Михайловские надеялись поднять благосостояние местных русских крестьян: научить их грамотно обрабатывать землю и поднять общий уровень их культуры. Кроме того, под влиянием народнических идей Михайловский хотел изменить сложившуюся на селе систему общественных отношений. Программа его была проста: «восстановление общины, уничтожение кулаков».
Очень много дела в деревне пришлось на долю Надежды Валериевны Михайловской: она лечила местных крестьян «разными общеупотребительными средствами» и устроила школу, где занималась сама со всеми мальчиками и девочками деревни. Через 2 года школа её имела 50 учеников, и у неё появились «два помощника из молодых парней, окончивших сельскую школу в ближайшем большом селе».
В отношении чисто экономическом дела в имении Михайловского шли превосходно, однако мужики с недоверием и ропотом встречали все нововведения доброго помещика, и ему постоянно приходилось преодолевать сопротивление инертной массы, а с местными кулаками он вступил в открытый конфликт, результатом которого стала серия поджогов. Сперва Михайловский лишился мельницы и молотилки, а затем и всего урожая. Почти разорившись, он решил оставить деревню и вернуться к инженерной деятельности. Имение было поручено жёсткому управляющему.
В дальнейшем Михайловский появлялся в Гундуровке лишь наездами и редко жил здесь подолгу, предпочитая сельской глуши губернский город – Самару. Имение было заложено и перезаложено, но до продажи его дело дошло ещё очень нескоро.
В мае 1886 г. Михайловский поступил на службу во вновь созданное Временное управление казённых железных дорог. Он получил назначение на Самаро-Златоустовскую железную дорогу, состоявшую из двух участков: Самаро-Уфимского и Уфа-Златоустовского. Михайловский вёл изыскания на участке «Уфа-Златоуст», который позднее стал начальным пунктом Транссибирской магистрали. Результатом личной инициативы Михайловского явился вариант проекта, дававший многомиллионную экономию (первоначальная стоимость железнодорожного пути была снижена со 100 до 40 тыс. рублей за версту). Строительство было начато Михайловским, в должности начальника участка, в январе 1888 г. по собственному проекту. Однако прежде, ради воплощения этого варианта в жизнь, Михайловскому пришлось преодолеть колоссальное сопротивление бюрократической системы и вступить в конфликт со своим начальником и однофамильцем К. Я. Михайловским, иначе Михайловским 1-м (в тогдашнем Министерстве путей сообщения, как и в русской армии, однофамильцев принято было нумеровать: Н. Г. Михайловский, как младший по службе, числился Михайловским 2-м). Впечатления этого периода жизни отражены были в письмах жене и в неоконченной повести «Вариант». В это же время Михайловский написал документальную повесть «Несколько лет в деревне», где изложил историю своего неудачного социально-экономического эксперимента 1883-1886 годов. Осенью 1890 г. Михайловский переслал эту рукопись в Москву с одним из своих знакомых, имевших связи в литературных кругах. В это же время, ещё на Урале, он начал работу над первой своей автобиографической повестью, получившей позднее название «Детство Тёмы».
Строительство участка «Уфа-Златоуст» было завершено в сентябре 1890 г. Михайловский выступил с речью на торжествах, устроенных в Златоусте в честь прибытия первого поезда из Уфы. На этом его миссия была завершена, и он вернулся в своё самарское имение.
Рукопись «Несколько лет в деревне», доставленная в Москву неким приятелем Михайловского, была прочитана в дружеском кружке московских писателей на квартире Н.Н. Златовратского. Отзывы слушателей были сочувственными. Особенно ценно было одобрение идейного вождя литераторов народнического направления – Николая Константиновича Михайловского, который предложил напечатать рукопись своего тёзки и однофамильца в популярном журнале Русская мысль. Вести переговоры с автором вызвался К.М. Станюкович, который и отправился в Самарскую губернию.
В Гундуровку Станюкович приехал весной 1891 г., в разгар празднования пасхи. Сообщив Михайловскому об успехе его рукописи, он поинтересовался: «Что ещё написали?» Тогда Михайловский достал и начал читать готовые главы из повести «Детство Темы». Станюкович был в восторге, вызвался стать крёстным отцом нового литературного таланта и ввести его в писательские круги.
Станюкович явился с ещё одним предложением. Группа московских литераторов намеревалась купить у литератора Л.Е. Оболенского его захиревший журнал «Русское богатство», но не располагала наличными; Станюкович предложил Михайловскому принять участие в этом проекте и внести пай деньгами. Николай Георгиевич сумел достать денег, перезаложив своё имение ), и с 1 января 1892 г. «Русское богатство» перешло в руки новой редакции, причём официальной издательницей его числилась теперь Надежда Валериевна Михайловская. В первых трёх номерах обновлённого журнала напечатана была повесть «Детство Тёмы», подписанная псевдонимом «Н. Гарин». Повесть была очень благожелательно встречена и читателями, и критикой. Не меньший успех имела книга очерков «Несколько лет в деревне», печатавшаяся с марта 1892 г. из номера в номер в журнале Русская мысль. Автор сразу выдвинулся в первый ряд писателей своего времени. Однако успех не вскружил ему голову. Он не захотел встать на путь писателя-профессионала и до конца своих дней оставался «практиком этой жизни».
Бесконечные разъезды, изыскания, экспедиции оставляли ему мало времени для литературного творчества, он часто писал в дороге, урывками, «на облучке». Однако в этом была и своя положительная сторона. Именно тесная связь с жизнью питала творчество Михайловского, придавая ему неповторимое своеобразие. Значительную часть его литературного наследия составляют очерки – нескончаемый ряд художественных зарисовок из окружающей автора жизни, яркое и сочное изложение непосредственных впечатлений, нередко с публицистическими отступлениями. Беллетристический элемент более выражен в рассказах, но и здесь в основе сюжета всегда лежит какой-либо реальный факт.
Несмотря на пристрастие Михайловского к «малому жанру» очерка и рассказа, наибольшую литературную славу принесли ему не они, а цикл автобиографических повестей (составляющих, по выражению Горького, целую эпопею). Уже в 1893 г. появилось продолжение «Детства Тёмы» – повесть «Гимназисты». В 1895 г. издана была третья часть – «Студенты». Над четвёртой повестью этого цикла («Инженеры») Михайловский работал с 1898 г. и до конца своих дней.
В 1891-1897 гг. Михайловский продолжал работу инженера-изыскателя и сельскохозяйственные эксперименты в деревне.
После завершения всех дел, связанных со строительством Кротовско-Сергиевской железной дороги (введена в эксплуатацию 16 августа 1897 г.), Михайловский задумал совершить «для отдохновения» кругосветное путешествие. Однако в последний момент он получил от Петербургского географического общества предложение присоединиться к северокорейской экспедиции А. И. Звегинцева.
Корея в XIX в. географически изучалась очень слабо, а северная её часть, пограничная с Маньчжурией, долгое время вообще была недоступна для европейских исследователей. Начиная с XVII века вся пограничная полоса, с целью прекращения сношений иностранцев с корейским населением и для защиты от проникновения чужестранцев в пределы корейского государства, была умышленно оставлена безлюдной и охранялась системой крепостей и кордонов. Почти до самого конца XIX в. (точнее, до русской экспедиции Стрельбицкого 1895-1896 гг.) даже о вулкане Пектусан, высочайшей горе этой части Восточной Азии, существовали лишь легендарные сведения. Отсутствовали достоверные сведения об истоках, направлении течения и режиме трёх крупнейших рек этой территории — Туманганга, Амнокганга и Сунгари.
Экспедиция Звегинцева имела своей главной задачей исследование сухопутных и водных путей сообщения вдоль северной границы Кореи и далее, по восточному побережью Ляодунского полуострова, до Порт-Артура. Михайловский согласился принять участие в экспедиции Звегинцева, которая стала для него составной частью кругосветного путешествия.
Для работы в Северокорейской экспедиции Михайловский пригласил людей, известных ему по работе инженера-изыскателя: молодого техника Н. Е. Борминского и опытного десятника И. А. Пичникова.
9 июля 1898 г. Михайловский и его спутники прибыли с петербургским курьерским поездом в Москву и в тот же день с прямым сибирским поездом выехали из Москвы. В то время ещё продолжалось строительство Транссибирской магистрали. Были построены и введены в эксплуатацию участки от Москвы до Иркутска и от Владивостока до Хабаровска. Однако не были ещё построены средние звенья пути между Иркутском и Хабаровском: Кругобайкальская линия от Иркутска до Мысовой, на восточном берегу озера Байкал; Забайкальская линия от Мысовой до Сретенска; Амурская линия от Сретенска до Хабаровска. На этом отрезке пути Михайловскому и его спутникам пришлось испытать на себе ненадежность сообщений на лошадях и по воде. Путь от Москвы до Иркутска, протяжением более 5 тыс. км, занял 12 дней, участок же от Иркутска до Хабаровска длиной около 3,5 тыс. км, пройденный на лошадях и по воде, занял ровно месяц. Путешественники постоянно сталкивались с недостатком казенных лошадей для перевозки пассажиров и грузов, почтовые станции были не в состоянии «удовлетворить и третьей части предъявляемых к ним требований». Плата за наем «вольных» лошадей достигала баснословной цены: 10-15 рублей за прогон в 20 верст, т. е. в 50 с лишним раз дороже стоимости проезда по железной дороге. Между Сретенском и Хабаровском было пароходное сообщение, но из 16 дней, затраченных путешественниками на путь по Шилке и Амуру, около половины было проведено в стоянии на мелях и в ожиданиях при пересадках. В результате весь путь от Петербурга до Владивостока занял 52 дня (8 июля – 29 августа 1898 г.) и обошелся, при всех лишениях путешественников, почти в тысячу рублей на человека, т. е. был более долгим, да ещё и в два раза дороже, чем если бы ехать во Владивосток кружным путём по морю.
В сентябре 1906 г., вернувшись из Маньчжурии, Михайловский обосновался в Петербурге. Активно участвовал в литературной и общественной жизни столицы. Входил в редакцию большевистского журнала «Вестник жизни», в котором сотрудничал вместе с А.В. Луначарским, В.В. Воровским, В.Д. Бонч-Бруевичем. Скоропостижно скончался 10 (27) декабря 1906 г. от паралича сердца во время заседания редакции, где в тот день читался и обсуждался его драматический этюд «Подростки».
Похоронен на Литераторских мостках Волкова кладбища.
В 1891 Гарин-Михайловский руководил изыскательской партией, выбиравшей место для строительства железнодорожного моста через Обь для Транссибирской магистрали, и именно он отклонил вариант возведения этого сооружения в районе Томска. Это решение впоследствии привело к выбору участка на территории будущего Новосибирска и сыграло важную роль не только в развитии города, но и в его создании.
Существует легенда, что на одном из участков строительства железной дороги инженеры столкнулись со следующей проблемой: необходимо было обогнуть крупный холм или утёс, выбрав для этого наиболее короткую траекторию (ведь стоимость каждого метра железной дороги была очень высокой). Гарин-Михайловский потратил день на размышления и затем дал указания прокладывать дорогу вдоль одного из подножий холма. Когда его спросили, чем обусловлен выбор, Гарин-Михайловский ответил, что весь день наблюдал за птицами — вернее, за тем, какой дорогой они облетали холм. Он посчитал, что они летят более коротким путем, экономя усилия, и решил воспользоваться их маршрутом. Впоследствии точные расчеты, основанные на космической съёмке, показали, что решение Гарина-Михайловского, принятое по наблюдению за птицами, было верным.
Весной 1903 года в Кастрополь прибыла изыскательная партия, возглавляемая Н. Г. Гариным-Михайловским, по строительству южнобережной электрической железной дороги связывавшей бы Ялту с Севастополем. За 8 месяцев были рассмотрены 22 варианта трассы, но смерть Гарина-Михайловского помешала постройке дороги. Его изыскания были использованы при строительстве междугородной троллейбусной трассы Симферополь-Алушта-Ялта.