Николай Петрович Караченцов родился 27 октября 1944 г. в Москве в семье Петра Яковлевича Караченцова (1907−1998) и Янины Евгеньевны Брунак (1913−1998). Отец — художник-график, работал в журнале «Огонек». Мать — балетмейстер-постановщик. В старших классах Николай Караченцов посещал студию самодеятельности для школьников при Центральном детском театре (ныне — Российский академический молодежный театр, Москва).

В 1967 г. с отличием окончил актерский факультет Школы-студииМХАТ (ныне — Школа-студия, институт, им. Вл. И. Немировича-Данченко при Московском художественном академическом театре им. А. П. Чехова), где учился на курсе Виктора Монюкова.

После этого молодой актер должен был по распределению поступить во МХАТ, однако в театральную школу обратилось руководство Московского театра им. Ленинского комсомола (ныне — Московский государственный театр «Ленком»), который вслед за уходом главного режиссера Анатолия Эфроса покинули многие актеры. После этого десять лучших выпускников Школы-студии МХАТ, в том числе Николай Караченцов, были направлены на работу в «Ленком».

На сцене «Ленкома» актер сыграл в более чем двадцати постановках разных жанров: от драмы до рок-оперы. Первый успех ему принесла роль Тиля Уленшпигеля в спектакле Марка Захарова «Тиль» (1974). Николай Караченцов также был задействован в спектаклях: «Жестокие игры» (1972), «Автоград 21» (1973), «Звезда и Cмерть Хоакина Мурьеты» (1976), «Оптимистическая трагедия» (1983), «Гамлет» (1986), «…Sorry» (1992), «Шут Балакирев» (2001) и др. Наиболее популярной среди театральных работ артиста стала роль графа Резанова в рок-опере «Юнона» и «Авось», которую он исполнял с 1981 г. на протяжении более двадцати лет.

Николай Караченцов был широко известен в качестве киноактера. Дебютной для него стала роль Ивана Шульги в историко-приключенческом телефильме Марии Муат «…И снова май!» (1968). К числу наиболее известных киноработ Николая Караченцова относятся: Владимир Бусыгин в драме «Старший сын» по пьесе Александра Вампилова (1975, режиссер Виталий Мельников), маркиз Рикардо в музыкальном фильме «Собака на сене» по пьесе Лопе де Вега (1977, Ян Фрид), Мик Урри в фильме «Приключения Электроника» по книге Евгения Велтистова (1979, Константин Бромберг), Джефферсон Хоуп в фильме «Кровавая надпись» из цикла «Приключения Шерлока Холмса и доктора Ватсона» по произведения Артура Конан Дойла (1979, Игорь Масленников), Вася Ходас в драме «Белые росы» (1983, Игорь Добролюбов), Николай Орлов в военной драме «Батальоны просят огня» по мотивам повести Юрия Бондарева (1985, Владимир Чеботарев и Александр Боголюбов), Билли Кинг в приключенческой комедии «Человек с бульвара Капуцинов»(1987, Алла Сурикова), «Японец» в авантюрной комедии «Дежа вю» (1989, Юлиуш Махульский) и др.