Николай Караченцов родился 27 октября 1944 года в Москве. Отец — Петр Яковлевич — много лет проработал в журнале «Огонек» художником-графиком. Мать — Янина Евгеньевна Бруна́к, балетмейстер-постановщик, ставила спектакли в крупнейших музыкальных театрах.

В 1967 году Николай окончил Школу-студию МХАТ (курс В. К. Монюкова) и пришел в Московский театр имени Ленинского комсомола (с 1991 года — «Ленком»). На сцене этого театра Николай Караченцов сыграл в таких известных спектаклях, как «Звезда и смерть Хоакина Мурьеты», «Чешское фото», «…sorry», «Шут Балакирев». Огромную популярность актёр снискал в 1980-е годы благодаря главной роли графа Резанова в рок-опере «Юнона и Авось», которая с успехом идет на сцене «Ленкома» с 1981 года по сей день.

В кино Николай Караченцов начал сниматься с 1967 года: первыми фильмами с его участием стали «Штрихи к портрету», «…И снова май». Известность ему как киноартисту принесла драма «Старший сын» (1975).