Николай Караченцов родился 27 октября 1944 г. в Москве в семье интеллигентов. Его отец Петр Яковлевич Караченцов был художником-графистом, а мать Янина Евгеньевна Брунак – балетмейстером-постановщиком. За годы своей работы она поставила множество спектаклей в крупнейших музыкальных театрах России: сотрудничала с Большим, Казанским музыкальными театрами.
В 1963 г. Николай пошел учиться в Школу-студию МХАТ, которую окончил с отличием в 1967 году. Уже тогда много играл на сцене. После как один из десяти лучших студентов, по распределению попал в Театр Ленинского комсомола, сокращенно «Ленком».
С приходом в «Ленком» в 1970-х Марка Захарова жизнь в театре изменилась. Главный режиссер по заслугам оценил потенциал Караченцова – доверил молодому артисту сыграть Тиля Уленшпиля в спектакле «Тиль». Именно эта роль сделала артиста принесла ему первую настоящую популярность – в этом спектакле он показал себя не только как актер, но и как певец, мим и даже акробат.
Самой известной театральной работой Караченцова стала роль в легендарной рок-опере «Юнона и Авось». Долгие годы эта постановка была визитной карточкой «Ленкома».
В кино актер впервые появился еще в 60-х годах. В 1975 г. снялся в психологической драме «Старший сын», где его партнерами стали Евгений Леонов, Михаил Боярский и Наталья Егорова. Эта картина мгновенно стала любимой у зрителя и принесла Караченцову славу.
В ночь на 28 февраля 2005 г. актер попал в страшное ДТП. В результате он получил тяжелую черепно-мозговую травму. Долгое время он проходил реабилитацию, но ему так и не удалось восстановить речь и движения, поэтому работать дальше он не смог.