Николай Алексеевич Соколов родился 21 мая 1882 года в Мокшане Пензенской губернии, в купеческой семье. Окончил Пензенскую 2-ю мужскую гимназию (1900), затем юридический факультет Харьковского университета (1904). В 1907 году Николай Алексеевич стал судебным следователем Краснослободского участка родного Мокшанского уезда. В 1911 году получил назначение следователем по важнейшим делам Пензенского окружного суда. В 1914 году Соколов получил звание надворного советника. Был избран председателем союза судебных следователей Пензенского окружного суда.
Февральскую и особенно Октябрьскую революцию Соколов воспринял как катастрофу. В октябре 1917 года, переодевшись крестьянином, отправился пешком в Сибирь. Добравшись до белых, Соколов получил назначение в Омский окружной суд судебным следователем по особо важным делам. Екатеринбург был отбит у большевиков 25 июля 1918 года, и уже 30 июля началось судебное расследование по делу об убийстве императорской семьи.
18 ноября 1918 года верховная власть была сконцентрирована в руках адмирала Колчака. 17 января 1919 года адмирал дал приказ генералу Дитерихсу, чтобы тот представил ему все найденные вещи императорской семьи, а также все материалы следствия. В соответствии с этим приказом судья Сергеев, постановлением от 25 января 1919 года, выдал генералу Дитерихсу протоколы следствия и все вещественные доказательства, а в первых числах февраля генерал доставил всё это в Омск. 5 февраля адмирал Колчак вызвал к себе Н.А. Соколова и приказал ему ознакомиться с материалами дела, а затем представить свое мнение о дальнейшем порядке расследования.
В тот же день он принял от генерала Дитерихса все протоколы следствия и вещественные доказательства, и именно с этого момента уже Николай Алексеевич начал свой тяжелейший труд по раскрытию убийства императора и членов его семьи.
Сам он потом написал: «Мне было поручено производить расследование убийства императора и его семьи. С юридической точки зрения я старался сделать всё возможное, чтобы найти истину и довести её до будущих поколений».
В ходе проведенного кропотливого расследования было установлено, что, помимо августейшей семьи, в 1918–1919 годах была уничтожена «целая группа Романовых», по тем или иным причинам оставшихся в России. Непосредственный начальник Н. А. Соколова генерал Дитерихс, характеризуя все эти убийства, назвал их «особо исключительными по зверству и изуверству, полными великого значения, характера и смысла для будущей истории русского народа».
В период с мая по 10 июля 1919 года Соколов обследовал 29 шахт, собрал множество вещественных доказательств, опросил сотни свидетелей, провёл десятки экспертиз.
После захвата красными Екатеринбурга (15 июля 1919 года) Соколов продолжал работу и во время отступления белых, проводя допросы свидетелей и экспертизы, вплоть до Харбина. Собранные им вещественные доказательства и документы Соколов при помощи главы французской миссии генерала Жанена в 1920 году перевёз из Харбина во Францию. Работу по опросу свидетелей и экспертизам материалов Соколов продолжал и в эмиграции, вплоть до своей смерти. В общей сложности занимался расследованием убийства Царской Семьи шесть лет.
23 ноября 1924 года, неожиданно, был найден мёртвым в саду собственного дома во Франции, накануне громкого международного процесса, где и был похоронен. Над его скромной могилой друзьями был поставлен крест, на котором написаны слова из Псалтири: «Правда Твоя — Правда вовеки» (Пс. 118:142).
В 1922 году Николай Алексеевич начал втайне писать книгу о результатах следствия. В начале 1924 года Соколов успел выпустить только французское издание книги. Книга «Убийство Царской Семьи. Из записок судебного следователя Н. А. Соколова» в русском издание была опубликована уже после смерти Соколова в 1925 году. До сих пор является авторитетнейшим историческим документом в этом, всё ещё не решённом деле.
23 ноября 2024 года в монастыре урочища Ганина яма установили бюст следователя по особо важным делам Николая Алексеевича Соколова (1882–1924).
