生于莫斯科一个小学教师家庭，卒于莫斯科。1906年，参加俄国社会民主工党。1907年，入莫斯科大学法学院经济系学习。1908年，被补选为党的莫斯科委员会委员。1909～1910年，3次被沙皇政府逮捕。1911年10月，从流放地逃往德国，后到奥地利、瑞士、瑞典、挪威、丹麦，从事理论著述和工人运动。1916年10月去美国，在纽约编辑俄文《新世界报》。1917年俄国二月革命后，回到莫斯科，当选全俄苏维埃中央执行委员会委员、莫斯科苏维埃执行委员会委员、俄国社会民主工党（布）莫斯科委员会委员。同年7～8月，在俄国社会民主工党（布）第六次代表大会上当选为中央委员。十月革命时，是领导莫斯科起义的核心成员。同年底，任《真理报》主编（1917～1929）。

1918年，布哈林领导“左派共产主义者”反对签订《布列斯特-立陶夫斯克和约》。1919年3月，当选为党中央政治局候补委员（1919～1923）。1924年，俄共（布）十三大当选为政治局委员（1924～1929）。1919～1929年，当选为第三国际执行委员会委员。1925～1929年，当选为第三国际执委会书记。1926年11月起，主持第三国际政治书记处的工作。

1928～1930年，联共（布）党内关于社会主义建设的路线、方针、政策发生尖锐的分歧和斗争。布哈林认为工农联盟有破裂的危险，反对要农民为工业化“纳贡”，主张国民经济综合平衡，放慢工业发展速度，推迟农业集体化。1929年4月，联共（布）中央全会全面批判他的观点，谴责布哈林等人为“右倾机会主义集团”。4月，被解除《真理报》主编职务。7月，被解除共产国际执委会主席团成员职务。11月，被开除出联共（布）中央政治局。后任最高国民经济委员会技术局局长。1931年，任最高国民经济委员会委员，在莫斯科大学兼任教授。1934年2月至1937年1月任《消息报》主编。1935年，参加宪法制定工作，是主要起草人之一。1938年2月，被指控组织所谓“右派与托派联盟”阴谋集团，遭到逮捕并被开除党籍。1938年3月14日，与A.I.李可夫等16人被苏联政府以叛国罪处决。1988年2月4日，苏联最高法院决定撤销1938年对布哈林一案的判决，为布哈林恢复名誉。5月10日，苏联科学院主席团决定恢复布哈林的科学院院士称号。6月21日，党中央监察委员会决定恢复布哈林的党籍。

布哈林的著述涉及马克思主义哲学、政治经济学、文学艺术、历史学等多个领域，并做出巨大贡献，当然也存在缺陷和错误。1915年，出版《世界经济和帝国主义》，阐述世界经济的形成及其发展过程，并首次提出“国家资本主义”范畴。在《关于帝国主义国家理论》（1916）中，论述了马克思主义国家学说。《过渡时期经济学》（1920）探讨了从资本主义向社会主义过渡的规律问题，是一部集中反映战时共产主义思想的理论著作。《历史唯物主义理论》（1921）突出地阐述了平衡论。他还论述了世界革命进程多样化的思想；论述和发挥了列宁的新经济政策的思想；在经济上，主张在相当长的时期内允许多种经济成分同时存在，计划经济和市场经济相结合，大力发展生产力，使国民经济均衡地循序渐进地发展；在政治上，强调调整阶级关系、巩固工农联盟、群众参与国家管理、在无产阶级专政条件下“和平长入社会主义”等一系列观点。在国内外影响较大的论著还有他和普列奥布拉任斯基合著的《共产主义入门》（又译《共产主义ABC》）（1919）等。