Родился 9 (21) мая1838 года в Воткинске Вятской губернии. Закончил Горный институт в Петербурге. В 1860-х годах был инженер-поручиком и работал в должности помощника начальника Ковенского паровозного депо Управления Санкт-Петербургской-Варшавской железной дороги. Позже работал в специальной комиссии по изучению состояния и перспектив развития железнодорожной сети Российской империи, принимал участие в составлении железнодорожного Устава, был автором нескольких научно-технических исследований по железнодорожному делу.
В 1887 году в чине действительного статского советника Николай Ильич вышел в отставку. С 1890-х годов жил в Москве, работал управляющим типографий Яковлевых[1] и принимал участие в посмертном издании статей П. И. Чайковского. Также был заведующим Нероновским богадельным домом, а с 1904 года — управляющим делами Общества для поощрения трудолюбия. В последние годы жизни был помощником М. И. Чайковского в делах, посвященных памяти их брата-композитора.