Николай Ломтев родился 10 декабря (28 ноября по старому стилю) 1817 года. Его род происходит из Ростова. В середине 1830-х годов отец перевёз всю семью в Санкт–Петербург и в документах уже назывался санкт–петербургским купцом третьей гильдии.
Около 1837 года Николай поступил в Императорскую Академию Художеств в Петербурге вольноприходящим учеником. Он учился у профессора исторической живописи Ф.А. Бруни. В связи с отъездом Бруни в конце 1838 года для окончания начатой работы в Рим, Николай в начале 1839 года отправился в Италию на средства своего отца. После возвращения в 1841 году учителя в Россию, Николай оказался в крайне бедственном положении. О своей жесточайшей нужде и как её результате – пьянстве он сам постоянно писал в дневнике. Несмотря на отсутствие денег, Николай изучал Римскую школу, писал пейзажи, эскизы будущих картин. В 1845 году он получил звание неклассного художника за картину «Ангелы возвещают небесную кару Содому и Гоморре».
В 1846 году Николай вернулся в Санкт-Петербург. Николай Петрович писал картины, в основном, на религиозные или исторические и литературные сюжеты – «Проповедь Савонаролы во Флоренции», «Апостол Андрей Первозванный водружает крест на горах Киевских» и другие. Николай трудился в качестве помощника в мастерских Ф.А. Моллера, Г.Б. Пранга, П.С. Шильцова. В конце 1850-х годов, из-за отсутствия средств, он снова оказался в бедственном положении. Он мечтал создать серьёзную работу, просил Академию художеств о пособии, но, вероятно, не получил ни существенной помощи, ни заказов на картины. Большинство задуманных им полотен остались только в эскизах. Его произведения пользовались большой известностью и высоко ценились в художественных кругах. Кроме П.М. Третьякова, купившего пять его работ, эскизы Ломтева «за великие деньги» приобрёл князь Голицын. Его работы выделялись темпераментной живописью, сложной передачей движения и богатой игрой света. Среди его работ: «Ангелы возвещают небесную кару Содому и Гоморре» (1845), «Апостол Андрей Первозванный водружает крест на горах Киевских» (1848), «Проповедь Савонаролы во Флоренции» (1850-е), «Аутодафе» (1850-е), «Последняя казнь в Египте при Моисее», «Фантастический пейзаж», «Между учителей. Христос – отрок в синагоге» (эскиз), «В часовне», «Сцена из Смутного времени (Спасение Марины Мнишек во время восстания против поляков 17 мая 1606 года в Москве)» (1850-е). Полученным после смерти отца наследством Николай Петрович не смог воспользоваться, так как в том же году умер.
Николай Ломтев участвовал в выставках Императорской Академии художеств.
Работы Николая Ломтева находятся в Государственной Третьяковской галерее, Государственном Русском музее, Ярославском художественном музее, онецком художественном музее
Николай Ломтев скончался в 1858 году от простуды. Похоронен на Смоленском кладбище Санкт-Петербурга.
