Николай Петров происходил из елецкой купеческой семьи. Увлечение фотографией отец Николая поощрял с детства. Старший брат, Александр, учился в Московском училище живописи, ваяния и зодчества; дружил с Николаем Чеховым, художником и родным братом писателя Антона Чехова; с архитектором Федором Шехтелем и художником Исааком Левитаном. В доме Петровых постоянно бывал наставник Шехтеля и один из самых известных московских архитекторов того времени Александр Каминский.
Окончив Рижский политехнический институт и получив специальность агронома (1900), Николай Петров продолжил совершенствоваться в науках в Карлсруэ, где изучал химию и микробиологию и одновременно занимался фотографией.
Вернувшись из-за границы, в 1903 году обосновался в Киеве. С 1905 года преподавал в Киевском политехническом институте на кафедре ботаники и вел факультативный курс фотографии. Именно в Киеве начинается расцвет Николая Петрова как фотохудожника.
Он вступает в Киевское фотографическое общество «Дагерр», пишет статьи по теории фотографии, становится соредактором журнала «Вестник фотографии» и с 1912 года заведует его художественным отделом. В том же году Петров выпустил в Германии книгу «Художественная фотография в России». Год спустя, в 1913-м, в Англии вышла его книга «Пикториальная фотография в России».
Петров первым в отечественной фотографии начал применять объектив типа монокль, т. е. однолинзовую систему, дающую возможность мягкой, расплывчатой прорисовки деталей. Манеру Петрова сравнивали с художественным стилем Рембрандта: фигура выступает из коричневой темноты, свет частично падает на лицо, руки и одежду, подчеркивая характерные черты и жест модели.
После революции Петров занимался преподаванием в различных киевских учебных заведениях и одновременно руководил секцией судебно-фотографических исследований Киевского института научно-судебной экспертизы. Ему принадлежит ряд оригинальных открытий, в частности — в области восстановления стертых текстов и подписей. Методом Петрова криминалисты пользуются до сих пор.
В 1930 году Петров подвергся критике на страницах «Киногазеты» — в статье «Оппортунизм в Киевском киноинституте». В 1936-м перенес инсульт, одной из причин которого было преследование семьи старшего брата Александра.
Увидеть оригиналы фотографий Николая Петрова можно на выставке «Первоцвет. Ранний цвет в российской фотографии 1860-1970-е годы» в Мультимедиа Арт Музее, Москва (Остоженка, 16) до 5 декабря.
Выставка организована при поддержке Норникель.