Автор около 160 научных трудов. Был защитником колониальных народов. Выступал против расизма и колониализма.
Считается, что Николай Николаевич впервые описал зверька кускуса, живущего на Новой Гвинее.
День рождения Миклухо-Маклая является профессиональным праздником этнографов.
Николай Николаевич Миклухо-Маклай родился в Новгородской губернии в семье железнодорожного инженера Н. И. Миклухи — инженера-путейца, строителя Николаевской железной дороги и первого начальника Московского вокзала, который родился в 1818 году в Стародубе Черниговской губернии. Предки его — малороссийские дворяне. Прадеду, запорожскому казаку Степану Миклухе было дано дворянское звание за героизм при штурме Очакова (во время российско-турецкой войны):
Мать, Екатерина Семеновна, урождённая Беккер, дочь героя Отечественной войны 1812 года полковника Семёна Беккера.
Будучи потомком куренного атамана Войска Запорожского Охрима Макухи, прототипа гоголевского Тараса Бульбы, родственником Гете и Мицкевича, Николай Николаевич писал о своем происхождении:
До сих пор среди жителей стародубского села встречаются носители фамилий Миклуха, Миклухин. Вторая часть фамилии знаменитого путешественника добавилась позже, после его экспедиций в Австралию. Она взята в память о предке, который (по не подтверждённой ничем легенде) был польским воином, шотландце Майкле Мак Лее, служившем в войске Богдана Хмельницкого.
Позднее семья переехала в Санкт-Петербург, где с 1858 года Николай продолжил обучение во Второй Санкт-Петербургской гимназии. Окончив курс гимназического обучения, Миклухо-Маклай в качестве вольнослушателя продолжает обучение на физико-математическом факультете Петербургского университета. Учёба не была долгой. В 1864 году, за участие в студенческих сходках Миклухо-Маклая отчисляют из университета и он, на средства собранные студенческим землячеством, уезжает в Германию. В Германии он продолжает учёбу в Гейдельбергском университете, где изучает философию. Через год Миклухо-Маклай переводится на медицинский факультет Лейпцигского университета, а затем Йенского университета. В Йенском университете Николай знакомится с известным зоологом Э. Геккелем, под руководством которого начинает изучать сравнительную анатомию животных. В качестве ассистента Геккеля Миклухо-Маклай совершает путешествие на Канарские острова и в Марокко. После окончания университета в 1868 Миклухо-Маклай совершает самостоятельное путешествие по побережью Красного моря, а затем, в 1869 году, возвращается в Россию.
Кругозор молодого исследователя расширился, и он перешёл к более общим вопросам естествознания — антропологии, этнографии, географии. В этих областях Миклухо-Маклаю удалось достичь определенных успехов. Особенно интересен его вывод о том, что культурные и расовые признаки различных народов обусловлены природной и социальной средой. Также много внимания он уделял идее и практике создания Зоологических станций. Так в 1869 году в Москве на II съезде естествоиспытателей и врачей выступил Миклухо-Маклай, призвавший создавать морские биостанции для развития исследований на морях. Съезд поддержал его и принял решение о создании Севастопольской биостанции.
Совершает Миклухо-Маклай и очередное крупное путешествие. В 1870 году на военном корабле «Витязь» он отправляется в Новую Гвинею. Здесь, на северо-восточном берегу этого острова, он проводит два года за изучением быта, обычаев, религиозных обрядов аборигенов (папуасов). Начатые на Новой Гвинее наблюдения Миклухо-Маклай продолжает на Филиппинах, в Индонезии, на юго-западном берегу Новой Гвинеи, на полуострове Малакка и островах Океании.
В 1876—1877 годах ученый снова проводит несколько месяцев на северо-восточном берегу Новой Гвинеи, вернувшись к тому племени, жизнь которого он наблюдал ранее. К сожалению, пребывание его на острове было недолгим, и признаки анемии и общего истощения вынудили его покинуть остров и отбыть в Сингапур. Лечение заняло более полугода. Недостаток финансовых средств не позволил Миклухо-Маклаю вернуться в Россию, и он был вынужден перебраться в Сидней (Австралия), где поселился у российского консула. Затем Миклухо-Маклай некоторое время живёт в Английском клубе, а потом перебирается в дом общественного деятеля, учёного-зоолога и председателя Линнеевского общества Нового Южного Уэльса У. Маклея. Маклей помогает Миклухо-Маклаю реализовать высказанную им на Линнеевском обществе идею строительства Австралийской зоологической станции. В сентябре 1878 года предложение Миклухо-Маклая было одобрено и в заливе Уотсон-Бэй (англ. Watsons Bay) по проекту сиднейского архитектора Джона Киркпатрика начато строительство станции, которая получила название Морской биологической станции.
В 1879—1880 годах Миклухо-Маклай совершает экспедицию на острова Меланезии, в частности на остров Новая Каледония, и в очередной раз посещает северо-восточный берег Новой Гвинеи.
В 1882 году учёный возвращается в Россию. В планы Миклухо-Маклая входили строительство морской станции и русского поселения на северо-восточном побережье Новой Гвинеи (Берег Маклая). Миклухо-Маклай предлагал и свою программу экономических и социальных преобразований жизни островитян. Аудиенция у Александра III не принесла результатов. Планы учёного были отвергнуты, но ему удалось решить вопросы погашения долгов и получить финансовые средства на дальнейшие исследования и издание собственных трудов. Также призывал царское правительство вступиться за аборигенов Новой Гвинеи, так как видел, как порой ужасно с ними обращались колониальные войска Германии, выступал с докладами в защиту народов в Русском географическом обществе:
В 1883 году Миклухо-Маклай покидает Россию и возвращается в Австралию. В Батавии он встречает российский корвет «Скобелев» (новое название корвета «Витязь») и не может отказать себе в желании вновь посетить берег Маклая, куда намеревался зайти командир корабля капитан Благодарев. Несколько дней, с 17 марта по 23 марта, Миклухо-Маклай проводит в знакомых местах. Несмотря на то, что ученый договорился с жителями острова Сегу о строительстве своего дома на острове Мегаспена, вернуться на Берег Маклая ему было уже не суждено.
В 1884 году он женится на Маргарите Робертсон, дочери сэра Джона Робертсона — крупного землевладельца и политического деятеля Нового Южного Уэльса, который пять раз назначался её премьер-министром. У Миклухо-Маклая было два сына: Александр-Нильс Маклей (шотландское написание фамилии) и Владимир-Аллен Маклей, которые всю жизнь прожили в Сиднее. В 1886 году учёный вновь возвращается в Россию и снова предлагает императору «Проект Берега Маклая» как противодействие колонизации острова Германией. Однако и эта попытка не принесла желаемого результата.
Два раза (в 1886 и 1887 годах) приезжал в Малин (Украина) в маеток (имение) своей матери Катерины Семеновны Миклухо-Маклай. Здесь изучал быт, обычаи и традиции полещуков. Интересуется происхождением древлян, их историей. В селах изучал антропологическое строение тела местных жителей. В Малине закончил редакционную подготовку своих «Путешествий».
Изношенный организм исследователя слабо сопротивлялся болезням и вечером 2 апреля 1888 года российский ученый скончался в клинике Вилие в Санкт-Петербурге. Похоронен на «Литераторских мостках» в Санкт-Петербурге.
1887 — 02.04.1888 года — дом Брискорн — Галерная улица, 53.
Жена Миклухо-Маклая и его дети, вернувшиеся после смерти учёного в Австралию, в знак высоких заслуг ученого до 1917 года получали российскую пенсию, которая выплачивалась из личных денег Александра III, а затем Николая II.
Бюст Миклухо-Маклая у Музея им. У. Маклея в Сиднее
Памятник в г. Малин, Житомирская область
Бюст в Севастополе
Памятник в г. Окуловка, Новгородская область
Почтовая марка СССР, 1951 год
Почтовая марка Украины, выпущенная к 150-летию со дня рождения Н. Н. Миклухо-Маклая
В 1970 году была выпущена почтовая марка Папуа-Новой Гвинеи с портретом Н. Н. Миклухо-Маклая (Ивер #184).
Имя Николая Николаевича Миклухо-Маклая носил пассажирский теплоход Амурского речного пароходства (с начала 1960-х до середины 1990-х годов).
Теплоход «Миклухо-Маклай», Хабаровск, 1982 год