Николай Николаевич Фигнер родился в маленьком имении своего отца, лесничего. В детстве Фигнер провалил переходные экзамены в гимназии, после чего был отдан в Морской кадетский корпус в Петербурге, в 1878 году стал морским офицером (участвовал в кругосветном путешествии) и не помышлял о сцене. Если бы не «семейные неисправности» (так Фигнер называл свою женитьбу на бонне-итальянке, что было запрещено в офицерском сословии), возможно, он не стал бы артистом.
Оставив службу в чине лейтенанта, Фигнер учился в Петербургской консерватории (у И. П. Прянишникова, Ж. Эверарди), но был изгнан; начинающего артиста уверяли в том, что у него отсутствует талант вокалиста. Пользуясь субсидиями разных лиц, Фигнер дважды бывал в Италии, где учился Неаполитанской консерватории у Франческо Ламперти, которого вместе с семьёй спас во время пожара в театре, и у некоего хормейстера Де Рокаса.
Дебютировал в Неаполе в 1882 году в опере «Филемон и Бавкида» Гуно, в спектакле, поставленном в частном кругу. Затем в открытом спектакле молодой артист успешно исполняет партию Фауста в одноименной опере Ш. Гуно. Так в 1882 году начался пятилетний зарубежный период артистической карьеры Фигнера. В 1883 году пел с успехом в Милане в опере «Фра-Дьяволо». Сначала он выступает в театрах Италии, как крупных, так и незначительных, затем поёт в Мадриде, Бухаресте и многих других городах. Он выступает на тех же подмостках, где поют корифеи.
В 1887 году Фигнер впервые выступил в Петербурге, на сцене Императорской русской оперы. В 1887 — 1907 солист Императорских театров.
В 1895 году Фигнер получил звание Солиста Его Величества.
После октября 1917 года Н. Н. Фигнер оказался на Украине, где преподавал пение вплоть до своей кончины.
Из его семьи вышли ещё несколько известных деятелей. Среди предков артиста (по боковой линии)- герой Отечественной войны 1812 года А. С. Фигнер (1786—1813), чьи подвиги и некоторые личностные черты отразились в эпопее Л. Н. Толстого «Война и мир».
Сестра Николая — Вера Фигнер — русская революционерка. В 1883 году она была осуждена на пожизненное заключение в Шлиссельбурге. Лишь через двадцать лет певцу удалось добиться её освобождения. Еще три сестры артиста, также связанные с народовольческим движением, провели долгие годы в сибирской ссылке.
Вторая жена, Медея Фигнер (прежняя фамилия — Мэй), — знаменитое русское сопрано, по происхождению — итальянка. В Италии знаменитая чета — Николай Николаевич и Медея Фигнер — имела виллу, которую часто посещали начинающий Л. Собинов, А. Вяльцева, композиторы Пуччини, Дж. Верди.
У Фигнера был ребёнок от первого брака и четыре — от второго.
1895—1905 — дом О. А. Бильбасовой — Литейный проспект, 36.
В 1887—1903 и в 1907 году пел в Мариинском театре.
Первый исполнитель партий Германа («Пиковая дама») и Водемона («Иоланта») в операх П. И. Чайковского.
Артистическим талантом Фигнера восхищался П. И. Чайковский, посвятивший ему шесть романсов, опус 73. Фигнер первый из русских оперных певцов соединил драматическое, сценическое и вокальное в единую систему оперного действия. Именно так оценивали музыковеды творчество Фигнера в сопроводительной статье к пластинке-гиганту фирмы «Мелодия», изданной в конце 70-х годов прошлого века. По словам выдающегося дирижёра Николая Малько Фигнер был эпохой, школой, реформистом и, может быть, революционером. Лучшие годы сценической жизни певца предварили и подготовили почву для реалистического искусства Ф. И. Шаляпина, И. В. Ершова и их современников. Особенно выразительно драматическое искусство Фигнера проявилось в партии Германа в «Пиковой даме», которую П.Чайковский написал специально для Николая Николаевича. Пётр Ильич надписал Николаю Николаевичу клавир «Пиковой дамы»: «Виновнику существования этой оперы от благодарного автора».
Юрист и общественный деятель А. Кони много позже в своих мемуарах признавал, что был уверен в гениальности Фигнера, показавшим очень правдоподобную картину сумасшествия Германа с навязчивыми идеями. С 1890 по 1900 год в русских театрах, по признанию современников, Фигнера в партии Германа никто не мог превзойти.
Согласно ЭСБЕ, «не обладая выдающимся по красоте голосом, Фигнер [был] одарён большим талантом передавать исполняемое».