Родился в семье известного учёного-металловеда, профессора Николая Феодосиевича Болховитинова (1894—1964), который незадолго до рождения сына был арестован и находился в ссылке на Северном Урале. Мать историка, Лидия Ильинична Болховитинова (в девичестве Комарова, 1896—1971), — выпускница Московского университета, была филологом-русистом.
Окончил историко-международный факультет МГИМО (1953, дипломная работа была посвящена доктрине Монро), ученик Алексея Владимировича Ефимова и Евгения Викторовича Тарле. В 1959 году в МГПИ им. В. П. Потёмкина защитил кандидатскую диссертацию «Происхождение и характер доктрины Монро (1823)» (научный руководитель академик Алексей Леонтьевич Нарочницкий), в 1965 — докторскую диссертацию «Становление русско-американских отношений (1775—1815)». В 1957—1958 годах работал в редакционном аппарате Комиссии по изданию дипломатических документов МИД СССР, принял активное участие в подготовке «Внешней политики России XIX и начала XX вв.». С 1958 года — сотрудник Института истории АН СССР (с 1968 — Институт всеобщей истории), с 1963 года — старший, с 1986 года — ведущий научный сотрудник, в 1988—1992 годах заведовал отделом истории США и Канады, с 1992 года — главный научный сотрудник и руководитель Центра североамериканских исследований. Заместитель академика-секретаря Отделения истории РАН (1992—2002).
Могила Н. Н. Болховитинова на Новодевичьем кладбище Москвы
Член редколлегии журналов «Новая и новейшая история» (1969—1987), «Вопросы истории» (1988—2008), «Исторический архив» (1993—2008), «Исторические записки» (1995—2008), «Русская Америка» (1995—2008). С 1968 по 2001 год восемь раз проходил стажировку и работал в рамках грантов в США. Ответственный редактор 1-го тома академической «Истории США» (1983). Член консультативного совета журнала «America: History and Life» (с 1991), консультант-редактор «The Journal of American history» (c 1992). В 1989—2008 годах — ответственный редактор «Американского ежегодника». Был действительным членом Русского географического общества и иностранным членом-корреспондентом Исторического центра Варгаса (Венесуэла). В 2005 году избран почётным иностранным членом Американской исторической ассоциации.
Доктрина Монро: происхождение и характер. — М.: Изд-во ИМО, 1959. — 336 с.
Становление русско-американских отношений (1775—1815). — М.: Наука, 1966. — 639 с. переиздано на англ. яз. в 1975 г.
Русско-американские отношения (1815—1832). — М.: Наука, 1975. — 626 с.
Россия и война США за независимость (1775—1783). — М.: Мысль, 1976. — 272 с. переиздано на англ. яз. в 1976 г.
Россия и США: становление отношений (1765—1815). — М., 1980. — 752 с. (редактор) переиздано на англ. яз. в 1975 г.
США: проблемы истории и современная историография. — М.: Наука, 1980. — 405 с.
Россия и США: архивные документы и исторические исследования. — М.: Наука, 1984. — 105 с. переиздано на англ. яз. в 1986 г.
Русско-американские отношения и продажа Аляски (1834—1867). — М.: Наука, 1990. — 367 с. ISBN 5-02-008997-4.
Россия открывает Америку (1732—1799). — М.: Междунар. отношения, 1991. — 303 с. переиздано на исп. яз. в 1992 г.
История Русской Америки (1732—1867) (общая редакция):
Т. 1 : Основание Русской Америки, 1732—1799. — М.: Междунар. отношения, 1997. — 479 с.
Т. 2 : Деятельность Российско-американской компании, 1799—1825. — М.: Междунар. отношения, 1999. — 472 с.
Т. 3 : Русская Америка: от зенита к закату, 1825—1867. — М.: Междунар. отношения, 1999. — 560 с.
Становление и развитие русско-американских отношений (1732—1867): некоторые итоги исследований. — М., 1998. — 38 c.
Американская цивилизация как исторический феномен: восприятие США в американской, западноевропейской и русской общественной мысли. — М.: Наука, 2001. — 495 с. (совм. с В. М. Черемных)
Жизнь и деятельность Г. В. Вернадского (1867—1973) и его архив. — Саппоро: Ун-т Хоккайдо, Центр славянских исследований, 2002. — 64 с.
Русские учёные-эмигранты (Г. В. Вернадский, М. М. Карпович, М. Т. Флоринский) и становление русистики в США. М., 2005. — 142 с.
Российско-Американская компания и изучение Тихоокеанского севера (1815—1841): сборник документов. — М.: Наука, 2005. — 459 с. (редактор)
Статьи
Становление научных и культурных связей между Америкой и Россией // История СССР. 1965. № 5.
Russia and the Declaration of Non-Colonization Principle: New Archival Evidence // Oregon Historical Quarterly. Vol. LXXIII. № 2 (June 1971). P. 101—126.
В архивах и библиотеках США: находки, встречи, впечатления // Американский ежегодник. 1971.
Р. Б. Моррис и «прогрессистские» традиции в историографии США // Марксизм-ленинизм и развитие исторической науки в странах Западной Европы и Америки: (В 2-х тт.). — М., 1985. — Т. 2. — С. 242—249.
Общественность США и ратификация договора 1867 г. // Американский ежегодник, 1987. — М., 1987. — С. 157—174.
Журавлёва В. И., Курилла И. И. «Не разжигать вражду, а способствовать взаимопониманию между народами». Памяти Н. Н. Болховитинова, человека и учёного // Россия и США на страницах учебников: опыт взаимных репрезентаций. — Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2009. — С. 370—400.
Болховитинов Николай Николаевич // Иванян Э. А. Энциклопедия российско-американских отношений. XVIII—XX века. — Москва: Международные отношения, 2001. — 696 с. — ISBN 5-7133-1045-0.
Николай Николаевич Болховитинов / Сост. Л. В. Шутько, И. А. Махрова, Е. Б. Шашина; автор вступ. ст. С. Н. Бурин. — M.: Наука, 2002. — 96 с. — (Материалы к биобиблиографии учёных. Ист. науки; Вып. 22).
Н. Н. Болховитинов. Материалы к библиографии (с 2001 г.) / Сост. А. А. Исэров // Американский ежегодник. 2012. М., 2013.
Основные даты жизни и деятельности акад. Н. Н. Болховитинова // Американистика: актуальные подходы и современные исследования. Вып. 2 / отв. ред. Т. В. Алентьева. — Курск, 2009. — С. 8—17.
Петров А. Ю. Болховитинов Николай Николаевич (1930—2008) // Портреты историков: время и судьбы. Т. 5 / отв. ред. Г. Н. Севостьянов. — М.: Наука, 2010. — С. 163—177.
Профессора Московского университета. В 2-х тт. — М.: МГУ, 2005. — 1584 с. — ISBN 5-211-05044-4
Шпотов Б. М. О вкладе Н. Н. Болховитинова в изучение экономической истории США доиндустриального периода // Американский ежегодник. 2011. М., 2011. С. 352—364.
Sergei I. Zhuk. Nikolai Bolkhovitinov and American Studies in the USSR: People’s Diplomacy in the Cold War. — Lanham, MD and Boulder, CO: Rowman and Littlefield’s Lexington Press, 2017. — C. 275
Статья на сайте «Российско-американские исследования»
Фотопортрет Н. Н. Болховитинова в галерее выдающихся учёных МГУ «Портрет интеллекта», созданной в 2005 г. к 250-летию университета (фото Сергея Новикова).
Статья (недоступная ссылка) на сайте «Всё о Московском университете» (недоступная ссылка с 21-11-2016 [2945 дней])
