Николай Петрович Караченцов родился в Москве 27 октября 1944 года. Отец, Пётр Яковлевич Караченцов (1907—1998) много лет проработал в журнале «Огонёк» художником-графиком, Заслуженный художник РСФСР (1967). Мать — Янина Евгеньевна Бруна́к (1913—1998), балетмейстер-постановщик, ставила спектакли в крупнейших музыкальных театрах.

В 1967 году Николай с отличием окончил Школу-студию МХАТ (курс В. К. Монюкова) и пришёл в Московский театр имени Ленинского комсомола (с 1991 года — «Ленком»). На сцене этого театра Николай Караченцов сыграл в таких известных спектаклях, как рок-опера «Звезда и смерть Хоакина Мурьеты», «Чешское фото», «…sorry», «Шут Балакирев».

Огромную популярность актёр снискал уже в 1974 году после исполнения роли Тиля Уленшпигеля в спектакле «Тиль», в 1980-е годы благодаря главной роли графа Резанова в рок-опере «Юнона и Авось», которая с успехом идёт на сцене «Ленкома» с 1981 года по сей день.

В кино Николай Караченцов начал сниматься с 1967 года: первыми фильмами с его участием стали «Штрихи к портрету В. И. Ленина», «…И снова май». Известность ему как киноактёру принесла драма «Старший сын» (1975). Николай Караченцов с равным успехом снимался в фильмах различных жанров — музыкальных, детских, приключенческих, драматических.

Популярности ему прибавили роли в таких картинах, как «Собака на сене», «Благочестивая Марта», «Ярославна, королева Франции», «Приключения Электроника», «Трест, который лопнул», «Белые росы», «Человек с бульвара Капуцинов», «Криминальный квартет», «Ловушка для одинокого мужчины», «Чокнутые». Среди последних работ актёра можно назвать телефильмы «Петербургские тайны» и «Досье детектива Дубровского», историческую картину Светланы Дружининой «Дворцовые перевороты», телесериал Аллы Суриковой «Идеальная пара».

Караченцов — взрывной, импульсивный, острохарактерный артист. Музыкально одарённый и спортивный, он создавал чрезвычайно яркие сценические образы, пользуясь всеми средствами своей широкой творческой палитры. Фактура Караченцова — длинное худощавое, чрезвычайно гибкое и мускулистое тело, выразительное открытое нервное лицо с искренним, смелым до дерзости и в то же время определённо плутоватым выражением, с большими подвижными глазами, крупными губами и зубами, обаятельная широкая щербатая улыбка. Обладая своеобразным пронзительным голосом и музыкальным слухом, он поёт как за кадром, так и на сцене (рок-опера «Юнона и Авось»).

Голос Караченцова, высокий и резкий в молодости, с возрастом ощутимо снизился по тембру, приобрёл вальяжную хрипотцу, как из-за постоянного перенапряжения, так и вследствие долгого курения. Караченцов сам исполняет рискованные каскадёрские акробатические трюки, включая элементы скаковой акробатики, эффектные драки на кулаках, холодном оружии, стрельбу из пистолетов с любых положений, погони по крышам вагонов, автомобильные трюки, профессионально исполняет танцы любой сложности. Довольно символично, что именно Караченцов озвучивал многие кинороли, сыгранные французским актёром Жан-Полем Бельмондо, также известного своей отрицательной позицией к иcпользованию дублёров при съёмках кино.

На сцене Караченцов чрезвычайно мобилен, манера игры нервная, острая, фонтанирующая эмоциями, часто гротескная, с элементами буффонады. В работе Караченцов всегда демонстрирует высочайшую искренность и самоотдачу, сильную и неразрывную связь со зрительным залом.

Герою Караченцова присуща своеобразная, очень динамичная пластика, резкие и очень точные и ловкие движения. Наиболее характерный и плодотворный для Караченцова жанр — эксцентрическая музыкальная комедия. На протяжении без малого 40 лет Николай был неизменно любимцем театральной Москвы, а по кинофильмам его знал весь СССР.

В ночь на 28 февраля 2005 года на обледенелой дороге Мичуринского проспекта в Москве автомобиль Volkswagen Passat, за рулём которого был Николай Караченцов, попал в аварию. Артист спешил с дачи в Москву, взволнованный вестью о смерти тёщи Надежды Степановны Поргиной (1922—2005), не пристегнувшись ремнем безопасности и превышая допустимую скорость. В результате актёр получил серьёзную черепно-мозговую травму.

Он был доставлен в больницу, где ему той же ночью была сделана трепанация черепа и операция на головном мозге. Как только позволило состояние пострадавшего, его перевезли в Институт Склифосовского. Караченцов пролежал 26 дней в коме.

В начале июня его перевели в Центр патологии речи и нейрореабилитации. Процесс выздоровления затянулся. Лишь в мае 2007 года на гала-концерте с презентацией дисков с песнями из репертуара Николая Караченцова актёр смог подняться на сцену, показавшись зрителям.

Однако речь Караченцова не восстановилась, он реагирует на окружающую обстановку вяло. Стало очевидным, что более продолжать актёрскую карьеру он не может по инвалидности.

Несмотря ни на что, в апреле 2008 года Николай Петрович принял участие в работе по подготовке к изданию второй книги из серии «Автограф века». За несколько часов артист подписал 250 листов с его репринтно воспроизведённым обращением к будущим поколениям.

В марте — апреле 2011 года Николай Караченцов проходил курс лечения в одной из клиник Израиля. Было отмечено, что его речь улучшилась.