Потомственный москвич — три поколения Никтиных жили в Селивёрстовом переулке. В 1852 году окончил Московское дворцовое архитектурное училище со званием архитектора-помощника младшего класса. После завершения образования на два года оставался при училище для получения практики. C 1856 года работал помощником архитектора, а с 1864 года — архитектором чертёжной правления IV Округа путей сообщения и публичных зданий в Москве, в 1867 году был выведен за штат. В 1861 году был утверждён в звании архитектора Придворного ведомства. В 1867 году Н. В. Никитин стал одним из основателей Московского архитектурного общества (МАО), в 1867—1879 годах являлся секретарём Общества, а в 1879—1894 занимал должность Председателя МАО. В 1872 году вместе с другими архитекторами участвовал в устройстве архитектурного отдела Политехнической выставки в Москве, в 1880—1882 годах — архитектурного отдела Всероссийской выставки в Москве. В 1877 году Никитин стал членом-корреспондентом, а с 1878 года — действительным членом Московского археологического общества. В рамках работы в Обществе совместно с археологом Н. А. Артлебеном открыл позакомарное покрытие Дмитровского собора во Владимире. В 1882 году Н. В. Никитин был удостоен звания почётного вольного общника Императорской Академии художеств. С 1906 занял должность товарища председателя комиссии по сохранению древних памятников. Стал одним из основателей русского стиля в архитектуре Москвы, построив Погодинскую избу. Участвовал в оформлении залов Исторического музея. Наблюдал за реставрациями придела в ростовском Успенском соборе, Сухаревой башни, здания общины «Утоли мои печали» (Москва, Госпитальный Вал, 2).
Скончался 25 января 1913 года. Похоронен в Москве на Лазаревском кладбище.