Из потомственных дворян Казанской губернии[1]. Сын штабс-ротмистра Петра Фёдоровича Лихачёва и жены его Клавдии Петровны Андреевой. Племянник археолога А. Ф. Лихачёва.
В 1880 году с золотой медалью окончил 2-ю Казанскую гимназию и поступил на историко-филологический факультет Казанского университета. По окончании курса со степенью кандидата в 1884 году был оставлен при университете для подготовки к профессорскому званию по кафедре русской истории. Исследовал родословную дворянского рода Адашевых, сведённого на нет опричным террором[2].
С 1892 года преподавал в Петербургском археологическом институте, где основал кафедру дипломатики. С 1894 года — член Археографической комиссии. В 1902—1914 годах — помощник директора Императорской публичной библиотеки. В библиотеке углублённо занимался библиографией, изучением литературы по альдинам, эльзевирам, инкунабулам, историей письменности, прессы, переплётов, летучих изданий, автографов. Неоднократно бывал в заграничных поездках с целью изучения постановки библиотечного дела в Европе. Разрабатывал вопросы комплектования, способствовал пополнению фондов библиотеки отсутствующими изданиями, участвовал в работах по обоснованию расширения штатов библиотеки и совершенствования их структуры, выступал за поднятие научного престижа и статуса библиотекарей.
Собрал уникальные коллекции русских, восточных и западноевропейских рукописей, монет (15 тыс. ед.), византийских и русских печатей VI—XIV вв. (ок. 6 тыс. ед.), икон (около 1,5 тыс. досок; коллекция икон в 1913 году была куплена императором Николаем II и поступила в Русский музей), хранившиеся в специально построенном собственном доме, где он жил в 1902—1936 годах (Петрозаводская улица 7, ныне здание Санкт-Петербургского института истории РАН; мемориальная доска). В Санкт-Петербургском институте истории РАН хранятся свыше 24 тыс. единиц хранения, собранных Лихачёвым; они охватывают период с VII века по XX век. Старейшей среди этих рукописей является печать (булла) папы Бонифация V, годы понтификата 619-625[3].
Стремясь спасти своё собрание, передал его в 1918 Петроградскому археологическому институту, где был создан Палеографический кабинет, преобразованный в 1925 в Музей палеографии АН СССР (в 1925—1930 гг. Лихачёв — его директор), с 1930 — Музей книги, документа и письма АН СССР.
В 1930 году Лихачёв был арестован по «Академическому делу», в 1931—1933 годах находился в ссылке в Астрахани. Его коллекции были конфискованы и переданы в Государственный Эрмитаж, Русский музей, Библиотеку Академии наук и другие хранилища. После возвращения из ссылки ютился с семьёй в комнатах третьего этажа, вход куда был по чёрной лестнице.
К 150-летию учёного Государственный Эрмитаж организовал выставку «Звучат лишь письмена…», где глазам публики предстали письменные памятники из собрания академика Лихачёва[6]:
клинописные таблички Месопотамии, древнеегипетские надписи на камне; памятники Древней Греции и Рима; папирусы; византийские, древнерусские, сирийские, западные средневековые рукописи и грамоты, арабские надгробия, летучие издания России и Западной Европы, документы Ирана и Турции XV—XIX вв., печати, монеты, автографы, первопечатные книги и многое другое[7].
По предложению академика И. П. Медведева и при поддержке Отделения историко-филологических наук РАН Санкт-Петербургским институтом истории РАН и Институтом археологии РАН учреждена премия памяти Н. П. Лихачёва.
Григорий Николаевич Городчанинов и его сочинения. — Казань: Типография Императорского Университета, 1886. — 85 с.
Новая находка вещей в г. Булгаре // Записки Восточного Отделения Императорского Русского Археологического Общества, издаваемые под редакцией управляющего Отделением Барона В. Розена. Том пятый. 1890. СПб.: Типография Императорской Академии наук, 1890—1891.х. — С. 105—108.
О двух фельсах, найденных около сельца Балымер, Казанской губернии // Записки Восточного Отделения Императорского Русского Археологического Общества, издаваемые под редакцией управляющего Отделением Барона В. Розена. Том пятый. 1890. СПб.: Типография Императорской Академии наук, 1890—1891.х. — С. 108—110.
Новое родословие князей Голицыных. — СПб.: Издание Редакции журнала «Библиограф» (Н. М. Лисовскаго), 1893, Типо-литография и фототипия В. И. Штейна. — 26 с.
Каталог манифестов, указов и разных летучих русских изданий: манифесты, указы и другие правительственные распоряжения в отдельных изданиях и перепечатках: разные отдельные листы и брошюры: (коллекция листов и их перепечаток из собрания Н. П. Лихачёва; была выставлена на Первой всероссийской выставке печатного дела в Санктпетербурге). — СПб.: Тип. В. С. Балашёва, 1895. —XIII, V, 467 с.
На доме по адресу Петрозаводская улица, 7 (ныне — здание Санкт-Петербургского института истории РАН) в 1973 году была установлена мемориальная доска (архитектор В. В. Исаева): «В этом доме с 1902 по 1936 г. жил и работал выдающийся историк Николай Петрович Лихачёв»[8]. В апреле 2023 года в здании был открыт мемориальный кабинет[9].
Лихачёв Николай Петрович // Казанский университет (1804—2004): Биобиблиографический словарь. Т. 1: 1804—1904. — Казань, 2002. — С. 302.
Медведев И. П. «Меня манят архивы, пока я молод»: (малоизвестные страницы биографии Н. П. Лихачёва) // Вспомогательные исторические дисциплины. — СПб., 2005. — Т. 29.
Плешков В. Н. Из истории дома Н. П. Лихачёва в Санкт-Петербурге // Вспомогательные исторические дисциплины. — СПб., 2005. — Т. 29.
Простоволосова Н. П. Н. П. Лихачёв. Судьба и книги: Библиографический указатель. — 2-е изд. — СПб., 2002.
Слепцова Т. В.Лихачёв Николай Петрович // Историки России XX века: биобиблиографический словарь: в 3 томах / авт.-сост. А. А. Чернобаев; под ред. В. А. Динеса. — Саратов: Изд-во СГСЭУ, 2005. — Т. 1: А—Л. — С. 542—543. — ISBN 5-87309-438-1.
Цеханович А. А. Коллекция европейских изданий XVI—XVIII вв. в собрании Н. П. Лихачёва и её научное значение // Вспомогательные исторические дисциплины. — СПб., 1998. — Т. 26.
Шандровская В. С. Н. П. Лихачёв: из научного наследия // Вспомогательные исторические дисциплины. — СПб., 2005. — Т. 29.
Шмидт С. О. К 60-летию со дня кончины академика Н. П. Лихачёва // Вспомогательные исторические дисциплины. — СПб., 1998. — Т. 26.
Simmons J. S. G. Nikolai Petrovich Likhachev (1862—1936) scholar and pioneer russian codicologist and student of Watermarks // Likhachev’s Watermarks: An English-Language Version. Amsterdam, 1994. P. XLVII; Oxford, 1994. P. XLII.
Неприметная крепость: Интервью с директором Санкт-Петербургского института истории РАН А. В. Сиреновым / беседовал С. Глезеров // Санкт-Петербургские ведомости. — 2020. — 24 марта.