Родился 22 сентября 1873 года в купеческой семье. Начальное образование получил
в Николаевском кадетском корпусе. На военной службе с августа 1891 года. После окончания в 1893 года 2-го Константиновского артиллерийского училища выпущен
в лейб-гвардии Волынский пехотный полк, подпоручик гвардии.

В августе 1897 года произведен в поручики. После окончания в 1900 году Николаевской академии Генерального штаба по первому разряду прикомандирован
к Генеральному штабу. 

С ноября 1900 года проходил службу при Варшавском военном округе: старший адъютант 17-й пехотной дивизии, обер-офицер для особых поручений при штабе 6-го армейского корпуса, старший адъютант штаба округа, капитан Генерального штаба. 

В декабре 1904 года произведен в подполковники, а в декабре 1908 года за отличие
по службе пожалован чином полковника. 

В марте 1909 года переведен в Главное управление Генерального штаба: начальник отделения в отделе генерал-квартирмейстера, а с июля 1910 года — делопроизводитель ГУГШ. 

В феврале 1913 года назначен начальником штаба 1-й Финляндской стрелковой бригады, с которой и вступил в Первую мировую войну. 

В ноябре 1914 года назначен командиром 3-го Финляндского стрелкового полка,
а в феврале 1915 года произведен в генерал-майоры. Отличился в ходе боев
в Карпатах, когда «лично повел свой резерв» в контратаку на «германцев, занявших высоту 992 на Козиовской позиции». 

В апреле 1915 года его переводят генерал-квартирмейстером штаба 8-й армии генерала Брусилова, а с сентября 1916 года он исполнял должность начальника штаба той же армии. После Февральской революции Николай Николаевич Стогов был назначен командиром 16-го армейского корпуса, а в апреле 1917 года произведен
в генерал-лейтенанты. 

После неудачной попытки генерала Корнилова установить военную диктатуру в стране в августе 1917 года Николай Николаевич Стогов был назначен начальником штаба армий Юго-Западного фронта. После Октябрьской революции он некоторое время исполнял обязанности главнокомандующего армиями фронта. В январе 1918 года вернулся с фронта в Москву и был мобилизован в Красную Армию. 

В целях централизации руководства вооруженной борьбой 8 мая 1918 года приказом Наркомвоена № 339 был образован Всероссийский Главный штаб (Всероглавштаб), который и возглавил с момента его создания генерал-лейтенант Стогов. Новый высший военный орган ведал учетом, обучением и мобилизацией военнообязанных, формированием, устройством и боевой подготовкой частей РККА. На него возлагалась также разработка штатов, уставов, наставлений, инструкций и положений для войск, других вопросов, связанных с обороной Республики. Однако на этом посту Николай Николаевич Стогов находился недолго и уже 2 августа был освобожден от должности. 

Позднее Николай Николаевич служил в системе Главархива, в его 3-й (военной) секции. Одновременно, с ведома генерала Алексеева, он активно участвовал в подпольной деятельности Национального центра, где руководил его военной организацией и возглавлял «Добровольческую армию Московского района». 

В сентябре 1919 года был арестован органами ВЧК и содержался в Бутырской тюрьме,
а затем в Андрониковом монастыре. В конце осени освобожден, в декабре 1919 года бежал в Польшу, а затем вступил в Вооруженные силы Юга России генерала Деникина. 

С февраля 1920 года он возглавлял штаб Кубанской армии генерала Шкуро. После отступления Кубанской армии на Черноморское побережье в марте 1920 года
Николай Николаевич Стогов с частью войск прибыл в Севастополь, а в конце мая
он был назначен комендантом Севастополя и командующим войсками армейского тылового района и Керченского полуострова. По словам главнокомандующего Русской армии генерала Врангеля, генерал Стогов «оказался на высоте положения» во время эвакуации из Крыма в ноябре 1920 года.

После эвакуации несколько лет жил в Земуне (Королевство сербов, хорватов
и словенцев), член Совета объединенных офицерских обществ. 

В конце 1924 года переехал в Париж, где поступил рабочим на завод. Вскоре был привлечен к участию в деятельности русской военной эмиграции, активный сторонник великого князя Николая Николаевича. 

С 1928 года заместитель начальника, а с июля 1930 года начальник военной канцелярии РОВСа. 

В 1934 году генерал Стогов возглавил Общество офицеров Генерального штаба
в Париже и до конца жизни посвящал ему много времени и сил. Одновременно
он возглавлял Объединение офицеров лейб-гвардии Волынского полка в Париже,
а после Второй мировой войны был избран почетным председателем Союза российских кадетских корпусов, а также Союза Георгиевских кавалеров. Похоронен на кладбище Сен-Женевьев-де-Буа.