Родился  9 октября 1888 года в Москве, в семье школьного учителя. После окончания гимназии учился на экономическом отделении юридического факультета Московского университета, откуда был исключён за участие в революционной деятельности. 

Вступил в партию в 1906 году. В первый раз был арестован в 1909 году; последующие аресты повлекли за собою ссылку в Архангельскую губернию, откуда бежал в Германию в 1911 году. Принимал участие в работе заграничных большевистских органов
и сотрудничал в газетах, издававшихся в России. С конца 1916 года до Февральской революции жил в Нью-Йорке, где активно работал на левом фланге Социалистической партии. 

На Шестом съезде в августе 1917 года был избран в ЦК партии. В 1918– 1929 годы – редактор «Правды». В 1919 году вместе с Евгением Преображенским написал популярную, но довольно доктринерскую «Азбуку коммунизма», ставшую настольным учебником для молодых членов партии. 

  

При жизни Ленина Бухарин часто занимал ультралевые, ультиматистские
и идеалистические позиции. В своем «Завещании» Ленин отдал должное Бухарину: «Бухарин не только ценнейший и крупнейший теоретик партии, он также законно считается любимцем всей партии, но его теоретические воззрения очень с большим сомнением могут быть отнесены к вполне марксистским, ибо в нем есть нечто схоластическое...». 

После смерти Ленина Бухарин перешел резко направо. В это время он разработал теорию «социализма в одной стране» и теорию постепенного перерастания кулака
в социализм, обратившись к зажиточным крестьянам с кличем: «Обогащайтесь!».

В 1919-1929 годах – член Исполкома Коминтерна. В 1929 году Сталин повернул оружие против правой оппозиции; Бухарина сместили с Политбюро и из Исполкома Коминтерна. После нескольких покаяний в 1934 году он был назначен редактором «Известий», где проработал до 1937 года. В 1936 году принимал участие в написании
и редактировании Конституции. 

В феврале 1937 года Бухарин Николай Иванович был арестован и расстрелян 15 марта 1938 года на полигоне «Коммунарка» Московской области, где и был похоронен.
Его посмертно реабилитировали лишь в 1988 году.