Николай Дмитриевич Зелинский родился в Тирасполе 6 февраля 1861 года. Учился в Одесской гимназии. Рано проявил интересы к химии, первые опыты начал делать уже в 10 лет. Химический факультет Одесского университета окончил в 1884 году. Стажировался в Германии.
С 1888 года Николай Дмитриевич преподавал химию в Одесском университете. Защитил докторскую диссертацию. В 1893 году переехал в Москву, став профессором Московского университета. Занимался нефтью и её переработкой, в результате чего были достигнуты большие успехи в производстве в России топлива и стратегического сырья для тола и тротила.
Николай Зелинский стал «отцом» противогаза. Он первым предложил использовать в качестве поглотителя вредных веществ древесный уголь и разработал метод его активации. После полевых испытаний противогаз был принят на вооружение в феврале 1916 года. И уже в Первой мировой войне спас жизни миллионам солдат. Примечательно, что ученый отказался патентовать своё изобретение, так как счёл недостойным наживаться на подобных вещах.
После революции Зелинский продолжил работать на кафедре органической химии Московского университета. С его участием был разработан метод получения синтетического бензина, что имело большое значение в военное время. Учёный сделал большой вклад в организацию института органической химии при Академии наук СССР, благодаря которому в стране были подготовлены высококвалифицированные научные и руководящие кадры.
Зелинский стал основоположником новых отраслей химии: сверхвысоких давлений, органического катализа, циклопарафинов. Им было написано более 600 научных работ.
За заслуги перед Родиной Николай Дмитриевич был удостоен звания Героя Социалистического Труда, четырёх орденов Ленина, трёх Государственных и трёх Сталинских премий, других высоких наград.
Выдающийся учёный ушёл из жизни в 1953 году в возрасте 92-х лет.