Родился 12 декабря 1958 года в деревне Изюк Вагайского района Тюменской области. Начальное образование получил в школе деревни Карелина. 10 классов окончил в райцентре Вагай. В ДОСААФ прошел подготовку на радиста.
В армию призван в мае 1977 года. Служил радиотелеграфистом в подразделении связи воинской части города Горького (ныне — Нижний Новгород).
В начале 1979 года опытного связиста направили на Африканский континент в Группу советских военных специалистов в Республике Эфиопии. Наши советники помогали эфиопским вооруженным силам в отражении агрессии со стороны государства Сомали и многолетней борьбе с отрядами сепаратистов на севере страны – регионе Эритрея.
В сложных климатических условиях решали боевые задачи военнослужащие из СССР. Сержант Васильев уже подготовил «на дембель» парадную форму, когда тяжело заболел. 27 апреля 1979 года он умер.
Николай Николаевич похоронен на кладбище села Вагай. На здании учебного заведения, где учился воин-интернационалист, установлена памятная доска. Его имя высечено на мраморной плите монумента погибшим (пропавшим без вести) в локальных войнах и военных конфликтах жителям Тюменской области мемориального комплекса павшим защитникам Отечества в сквере Губкина областной столицы — города Тюмени (социальная сеть «ВКонтакте»: «Васильев Николай Николаевич»; сетевое издание «Вагай информационный»: «Вахта памяти-2016»).