Н. Е. Вирта родился 6 (19) декабря 1906 года в селе Большая Лазовка (ныне Токарёвского района Тамбовской области) в семье сельского священника (в 1921 году его родители были расстреляны). В раннем возрасте был пастухом, писарем сельсовета и одновременно учился в Тамбове, где в 1923 году начал писать в газету «Тамбовская правда». В литературном приложении к газете были напечатаны его первые рассказы, посвящённые главным образом деревенской жизни.
В 1923—1925 годах работал репортёром, журналистом, ответственным секретарём в редакциях областных и краевых газет Костромы, Шуи, Махачкалы, в литературном радиосовещании в Саратове. Несколько лет наряду с газетной деятельностью Н. Вирта работал в качестве актёра, режиссёра и директора в «Театрах рабочей молодежи» (ТРАМ); в те же годы им были написаны первые пьесы. С 1930 года живёт в Москве и сотрудничает в газетах «Вечерняя Москва», «Труд», «Электрозавод» и в одной из газет строившейся тогда первой очереди метро. Известность получил благодаря роману о так называемом «антоновском восстании» «Одиночество» (1935—1941), который переработал в пьесу «Земля» (1937).
Во время советско-финляндской войны 1939—1940 гг. и Великой Отечественной войны Николай Вирта был военным корреспондентом газеты «Правда» (в которой начал работать в 1936 году), «Известия» и «Красная Звезда». Работал в Совинформбюро. Член СП СССР.
Н. Е. Вирта умер 3 января 1976 года.
В 1943 году в СССР было разрешено издать Библию. Специальным цензором издания был назначен Николай Вирта. В результате проверки как Ветхого, так и Нового Заветов, Николай Евгеньевич не обнаружил в них отклонений от коммунистической идеологии и утвердил к печати без каких-либо изменений. По некоторым данным, за эту услугу он получил от РПЦ 500 тыс. рублей.
28 апреля 1954 года Вирта вместе с А. А. Суровым и А. Н. Волошиным был исключен из СП СССР: его обвиняли в том, что на своей подмосковной даче он вел разгульный образ жизни. Восстановлен в 1956 году.
В своем творчестве Вирта всегда твёрдо держался партийной линии: разоблачал троцкистскую оппозицию, боролся с «безродным космополитизмом», пропагандировал «культ личности». Считается одним из показательных представителей так называемой «теории бесконфликтности».